Физики впервые наблюдали «магнитную лавину», вызванную квантовыми эффектами

Исследование показало, что эффект Баркгаузена могут вызывать, в том числе квантово-механические явления.

Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) запустили «магнитную лавину» в материале с помощью квантового туннелирования. Это первая экспериментальная демонстрация эффекта Баркгаузена в квантовом материале. Результаты открытия найдут применение при разработке квантовых датчиков и других электрических устройств, считают ученые.

Эффект Баркгаузена — это совокупность маленьких магнитов, вращающихся группами. Мы проводим тот же эксперимент, который проводился много раз, но делаем его с квантовым материалом.

Кристофер Саймон, соавтор исследования

Для эксперимента ученые охладили кристаллы фторида лития, гольмия и иттрия до температуры, близкой к абсолютному нулю. Вокруг кристалла они установили катушку, которая генерировала магнитное поле. Анализ показал короткие всплески напряжения, когда электроны вращались группами и меняли свою магнитную ориентацию. Последовательность скачков напряжения, или эффект Баркгаузена, наблюдался, когда спиновые группы переворачиваются одна за другой.

Ферромагнитные материалы состоят из атомов с электронами, которые действуют как маленькие магниты. Обычно ориентации таких магнитов совпадают внутри одной области материала, но различаются в разных. Однако под действием магнитного поля, ориентации магнитов синхронизируются, и материал становится полностью намагниченным.

Выравнивание не происходит мгновенно. Под действием магнитного поля «домены» — разные участки материала — воздействуют на соседние области, вызывая постепенное лавинообразное распространение изменений. Этот эффект в феррогмагнетиках в 1919 году открыл Генрих Баркгаузен.

Традиционная модель описывает эти магнитные изменения с помощью термической активации: частицы должны на мгновение приобрести достаточную энергию, чтобы пересечь энергетический барьер, распространяя изменения. Однако новое исследование показывает, что эти изменения также могут происходить и с помощью квантового туннелирования.

Классически, каждая из мини-лавин происходит сама по себе. Но мы обнаружили, что посредством квантового туннелирования две лавины синхронизируются. Это результат того, что два больших ансамбля электронов общаются друг с другом и посредством своего взаимодействия производят эти изменения. Этот эффект совместного туннелирования стал для нас неожиданностью.

Дэниел Силевич, профессор физики в Калифорнийском технологическом институте

Читать далее:

ДНК Бетховена удивила ученых: что они выяснили

Ученые создали первый в мире алмазный транзистор: он работает при самых высоких температурах

Яркая вспышка в 800 млн световых лет от Земли показала скрытые «танцы черных дыр»

На обложке: Изображение от starline на Freepik, сведения о лицензии

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
«Уэбб» раскрыл тайну центра Млечного Пути: почему там формируется слишком мало звезд
Космос
Рак распространяется как сеть: российские ученые наблюдали в 3D особенности развития опухолей
Наука
Солнечная буря сдавила магнитное поле Юпитера «как гигантский мяч для сквоша»
Космос
Анализ крови определяет стадию болезни Альцгеймера с точностью 92%: это поможет подобрать терапию
Наука
ИИ впервые прошел тест Тьюринга: GPT-4.5 обманул людей в 73% случаев
Новости
В Сколково нашли способ увеличить емкость суперконденсаторов для электромобилей
Наука
ИИ ускорил поиск дефектов трубопроводов в 30 раз
Новости
Под пирамидами Гизы нашли «скрытый город», но с учеными согласны не все
Наука
В Земле нашли «червоточину»: что происходит с литосферой
Наука
Появились новые фото угрожающего Земле астероида
Космос
Российский ИТ-рынок замедляется: почему это происходит и что дальше
Новости
«Яндекс» запустил конкурента Google и ChatGPT: чем отличается и как работает
Новости
Трагедию с Xiaomi на автопилоте начали расследовать в Китае
Новости
Посмотрите, как выглядит самый быстрый пассажирский самолет в мире
Новости
Странная форма материи меняет планеты: как она повлияет на Землю
Космос
Новые фотодиоды в 10 раз чувствительнее аналогов: они пригодятся в медицине
Наука
В России создадут региональный совет по дронам: зачем он нужен
Новости
Государство компенсирует бизнесу 20% затрат на роботов: как работает система
Новости
Разработан маршрутизатор для фотонов: он объединит квантовые компьютеры в единую сеть
Наука
ИИ обнаружил два новых гена, которые влияют на риск ишемического инсульта
Наука