Badacze z Uniwersytetu w Nottingham dodali nowy rozdział do historii magnetyzmu. Ich odkrycie altermagnetyzmu, zjawiska, które kwestionuje konwencje fizyki, wydaje się obiecywać całkowitą redefinicję naszego zrozumienia interakcji magnetycznych i otwiera nowe drogi w eksploracji materiałów nadprzewodzących.
Altermagnetyzm: oto, co odkryto na temat magnetyzmu innego niż wszystko, co studiowałeś
Ale czym dokładnie jest altermagnetyzm? Aby go w pełni zrozumieć, należy cofnąć się o krok i rozważyć już znane formy magnetyzmu.
Ferromagnetyzm, odpowiedzialny za przyciąganie między zwykłymi magnesami, występuje, gdy momenty magnetyczne ustawiają się w tym samym kierunku, jak żołnierze w marszu. Natomiast antyferromagnetyzm charakteryzuje się naprzemiennym układem, w którym sąsiednie momenty magnetyczne wskazują w przeciwnych kierunkach.
Altermagnetyzm, jak sugeruje nazwa, wprowadza nowy wymiar w tym krajobrazie. W materiale altermagnetycznym każdy moment magnetyczny orientuje się w opozycji do swojego sąsiada, ale z subtelnym skrętem.
Ta osobliwa konfiguracja nadaje altermagnetom unikalną kombinację właściwości: stabilność i gotowość antyferromagnetów oraz elastyczność i kontrolowalność ferromagnetów.
Ale dlaczego to odkrycie jest ważne dla nadprzewodnictwa? Wszystko tkwi w jego unikalnej właściwości: naruszeniu niezmienności czasowej. Mówiąc prościej, jeśli „przewiniemy taśmę” systemu fizycznego, który respektuje niezmienność czasową, system zachowa się dokładnie tak samo, jak wtedy, gdy płynął do przodu w czasie. Wiele zjawisk fizycznych, takich jak ruch wahadła czy orbity planet, ma tę symetrię.
Altermagnety jednak wydają się być wyjątkiem. Kiedy czas zostaje odwrócony, ich zachowanie magnetyczne się zmienia. Ta asymetria czasowa jest niezwykle rzadka w naturze i może być kluczem do zrozumienia związku między magnetyzmem a nadprzewodnictwem.
Nadprzewodniki to materiały, które przewodzą elektryczność bez żadnego oporu, ale ich działanie jest ściśle związane z pewnymi symetriami fizyki. Do tej pory brakowało „brakującego elementu” w naszym zrozumieniu, jak magnetyzm i nadprzewodnictwo mogą współistnieć i oddziaływać. Altermagnetyzm, z jego niezwykłą asymetrią czasową, może wypełnić tę lukę.
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08234-x
