Исследователи из Университета Ноттингема добавили новую главу в историю магнетизма. Их открытие альтермагнетизма, явления, которое бросает вызов традициям физики, обещает полное переосмысление нашего понимания магнитных взаимодействий и открывает новые пути в исследовании сверхпроводниковых материалов.
Альтермагнетизм: вот что они открыли о магнетизме, отличающемся от всего, что вы изучали
Но что же такое альтермагнетизм? Чтобы полностью его понять, необходимо сделать шаг назад и рассмотреть уже известные формы магнетизма.
Ферромагнетизм, ответственный за притяжение между обычными магнитами, возникает, когда магнитные моменты выстраиваются в одном направлении, как солдаты на марше. Антиферромагнетизм, напротив, имеет чередующуюся структуру, где соседние магнитные моменты направлены в противоположные стороны.
Альтермагнетизм, как следует из названия, вводит новое измерение в этот ландшафт. В альтермагнитном материале каждый магнитный момент ориентирован в противоположность своему соседу, но с тонким поворотом.
Эта своеобразная конфигурация придает альтермагнитам уникальное сочетание свойств: стабильность и готовность антиферромагнитов и гибкость и управляемость ферромагнитов.
Но почему это открытие важно для сверхпроводимости? Все дело в его уникальном свойстве: нарушении временной инвариантности. Проще говоря, если «перемотать назад» физическую систему, которая соблюдает временную инвариантность, система будет вести себя точно так же, как и при движении вперед во времени. Многие физические явления, такие как движение маятника или орбиты планет, обладают этой симметрией.
Однако альтермагниты, похоже, являются исключением. Когда время инвертируется, их магнитное поведение меняется. Эта временная асимметрия крайне редка в природе и может быть ключом к пониманию связи между магнетизмом и сверхпроводимостью.
Сверхпроводники — это материалы, которые проводят электричество без какого-либо сопротивления, но их функционирование тесно связано с определенными симметриями физики. До сих пор в нашем понимании того, как магнетизм и сверхпроводимость могут сосуществовать и взаимодействовать, был «недостающий элемент». Альтермагнетизм, с его необычной временной асимметрией, может заполнить этот пробел.
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08234-x
