Физики обнаружили новое состояние материи — квантовую спиновую жидкость.

Физики заявляют, что им удалось найти подтверждение существования нового состояния материи, теоретически предсказанного еще в 70-х годах прошлого века. Это состояние называется квантовая спиновая жидкость. Данное квантовое явление было обнаружено в материале, известном как пирохлорцериевый станнат. Исследование опубликовано в журнале Nature Physics, сообщает Interesting Engineering.

Квантовая спиновая жидкость представляет собой одно из магнитных состояний материи. Это квантовое явление возникает из "жидкого" поведения спинов (собственных моментов импульсов) элементарных частиц при очень низких температурах. В квантовой спиновой жидкости частицы не располагаются в фиксированном порядке.

Согласно теории, спины частиц могут оставаться в постоянно изменяющихся, взаимосвязанных состояниях, которые ведут себя необычно, напоминая состояния в квантовой механике. Квантовая спиновая жидкость обладает свойствами, имитирующими взаимодействие света и частиц во Вселенной. Однако доказать эту теорию и фактически открыть существование данного состояния материи было довольно сложно. Но теперь физики смогли это осуществить.

Согласно квантовой механике, электроны имеют спин, что делает их похожими на крошечные стержневые магниты. Когда электроны взаимодействуют, их спины могут выравниваться в одном или противоположном направлении. Однако два вида выравнивания могут нарушаться в некоторых материалах, таких как пирохлоры.

Это явление называется магнитной фрустрацией и может привести к условиям, в которых возникают интересные квантовые явления. В частности, можно обнаружить квантовую спиновую жидкость, утверждают физики. Несмотря на то, что в названии используется слово "жидкость", это явление может проявляться в различных состояниях материи, включая твердые тела.

Электроны могут образовывать квантово-механическую суперпозицию, что приводит к связи между спинами электронов, напоминающей жидкость, как если бы спины находились в жидкости. На квантовом уровне электроны взаимодействуют друг с другом, излучая и поглощая фотоны, то есть частицы света.

Ученые использовали метод рассеяния нейтронов для изучения материала, известного как пирохлорцериевый станнат, и получили данные, которые помогли подтвердить существование квантовой спиновой жидкости.

Достижения ученых открывают новые горизонты для дальнейших исследований в области фундаментальной и квантовой физики. Это также может углубить наше понимание Вселенной и того, как материя функционирует на самых малых масштабах.