Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) осуществили экспериментальную демонстрацию эффекта Баркгаузена в квантовом материале, запустив "магнитную лавину" с использованием квантового туннелирования. Новое исследование было опубликовано в известном журнале PNAS.

Эффект Баркгаузена описывает явление маленьких групп вращающихся магнитов. Кристофер Саймон, соавтор исследования, отмечает, что для эксперимента ученые охладили кристаллы фторида лития, гольмия и иттрия до близкой к абсолютному нулю температуры. Вокруг кристалла установили катушку, создающую магнитное поле.

Проведенный анализ показал короткие всплески напряжения, вызванные вращением электронов группами и изменением их магнитной ориентации. Эффект Баркгаузена, последовательность скачков напряжения, был наблюден в тот момент, когда спиновые группы электронов поочередно меняли свою ориентацию.

Ферромагнитные материалы состоят из атомов с электронными спинами, ведущими себя как маленькие магниты. Обычно их ориентации совпадают внутри одной области материала, но различаются между областями. Под воздействием магнитного поля ориентации этих магнитов синхронизируются, и материал становится полностью намагниченным.

Процесс выравнивания не происходит мгновенно. Под действием магнитного поля "домены" – различные области материала – взаимодействуют между собой, вызывая постепенное распространение изменений, подобное лавине. Этот эффект в ферромагнетиках был открыт в 1919 году Генрихом Баркгаузеном.

Традиционно эти магнитные изменения объясняются с помощью термической активации: частицы получают достаточно энергии для преодоления энергетического барьера и распространения изменений. Однако новое исследование показывает, что эти изменения могут также происходить с использованием квантового туннелирования.

Дэниэл Силевич, профессор физики в Калифорнийском технологическом институте, отмечает, что классически каждая мини-лавина происходит автономно, но исследование выявило, что с использованием квантового туннелирования две лавины могут синхронизироваться. Это происходит благодаря взаимодействию двух больших ансамблей электронов, что приводит к совместному распространению изменений и является неожиданным результатом.

Ранее мы писали, что физики сделали неожиданное открытие касательно времени.

Напомним, что ученые выяснили местонахождение Девятой планеты.