Впервые в газах обнаружен магнетизм

Ученым МТИ впервые удалось наблюдать магнетизм в атомарном газе, ответив на вопрос, который стоял десятилетия, – могут ли у газов наблюдаться свойства подобные магнитам, сделанным из железа или никеля.

Команда наблюдала ферромагнитное поведение газа из атомов лития, охлажденного до 1/150-миллиардной градуса кельвина. Для опыта был использован изотоп лития-6, состоящий из трех протонов, трех нейтронов и трех электронов. Ввиду нечетного числа составляющих атом фермионов, он также имеет полуцелый спин, и его свойства подобны электрону. Поэтому атомы лития-6 могут использоваться для симуляции поведения электронов.

В эксперименте облако атомов лития, охлажденное до сверхнизких температур, было помещено в фокус инфракрасного лазерного пучка. Когда постепенно силы отталкивания между атомами начали возрастать, ученые смогли наблюдать несколько особенностей, указывающих, что газ стал ферромагнетиком.

Облако сначала увеличилось, а затем вдруг сжалось. Когда атомы были освобождены из ловушки, облако вдруг быстро расширилось. Это и ряд других явлений согласовались с теоретическим предсказанием для фазового перехода в ферромагнитное состояние.

Если полученные в МТИ результаты подтвердятся, то они могут быть введены в учебники по магнетизму, демонстрируя тот факт, что фермионный газ не нуждается в кристаллической структуре, чтобы стать ферромагнетиком.

Правда, один из руководителей группы, проф. Дэвид Причард (David E. Pritchard), заявил, что хлопать в ладоши еще рано: «Мы не смогли наблюдать область, в которой все спины атомов располагаются в одном направлении. Они начинали образовывать молекулы, и им может не хватать времени для упорядочения спинов».