Магнетизм был известен больше 2 000 лет и использовался вначале, чтобы разработать компас, иглы которого присоединяются к магнитному полю земли. Тем не менее, микроскопические причины магнетизма не были поняты до развития квантовой механики в начале 20-го века.
Одно из самых важных открытий было то, что электроны в теле ведут себя как крошечные стрелки компаса, которые присоединяются к внешнему магнитному полю и также затрагивают друг друга. Магнитные свойства тела зависят от того, как смежные электроны устраиваются друг относительно друга. Например, в ферромагнитных веществах, таких как железо, все электроны указывают в том же самом направлении.
В антиферромагнетизме, однако, каждый электрон указывает в противоположном направлении его соседа.Гейдельбергские физики использовали очень немного атомов, а именно, четыре, для их квантового моделирования. «Точно подготовка такого небольшого количества атомов является основным техническим обязательством.
Это позволяет нам, однако, управлять государством атомов с чрезвычайной точностью», объясняет Симон Мурман, докторант профессора Джочима, отвечающий за эксперименты, кто только что закончил его тезис по предмету. Атомы проводятся в лазерной световой ловушке, которая позволяет движение только в одном измерении.
Они регулируются фактически теми же самыми физическими законами как электроны в теле, но физики в состоянии точно управлять взаимодействиями атомов. «Первоначально, между атомами нет никакого взаимодействия. В этом государстве они могут двинуться свободно в ловушке без любой фиксированной договоренности.
Но когда мы вводим увеличивающееся отвращение между атомами, они больше не могут встречать друг друга и заканчивать тем, что формировали цепь. Каждый атом в цепи указывает в противоположном направлении ее соседа, один и один вниз.
Это вызывает антиферромагнитное государство», объясняет Гейдельбергский ученый.Это наблюдение очень интересно для исследователей, потому что антиферромагнетизм связан с физическим явлением, которое могло привести к далеко идущим заявлениям. «Сверхпроводимость, т.е. проводимость без потерь электричества, наблюдалась в антиферромагнитных материалах при относительно высоких температурах только минус 135 градусов Цельсия», продолжает Селим Джочим. «Мы надеемся, что наши эксперименты будут способствовать пониманию фундаментальных процессов в твердых частицах.
Одно видение должно развивать новые материалы, которые останутся суперпроводящими даже при комнатной температуре».