Магнитная лавина, вызванная квантовыми эффектами: впервые обнаружен «шум Баркгаузена»

В ходе революционного эксперимента ученые из Технологического института Калифорнии (Caltech) впервые зафиксировали квантовый эффект, вызывающий так называемый "шум Баркгаузена" – феномен, когда под воздействием магнитного поля маленькие магниты в материале, а точнее их спины, начинают переориентироваться группами, создавая звуковой эффект, похожий на потрескивание. Это открытие может иметь важные последствия для разработки квантовых датчиков и электронных устройств в будущем.

В экспериментах был использован кристалл литий-гольмий-иттрий фторид, охлажденный до температур, близких к абсолютному нулю. На него наматывали катушку, подавали магнитное поле и фиксировали кратковременные скачки напряжения, аналогичные тем, что впервые наблюдал Баркгаузен в 1919 году. Наблюдаемые скачки напряжения указывали на то, что группы спинов электронов меняют свою магнитную ориентацию. Анализируя эти "шумы", ученые показали, что такие "лавины" происходят благодаря квантовым эффектам, нечувствительным к изменениям температуры материала.

Томас Розенбаум, профессор физики в Caltech, подчеркнул значимость наблюдения квантового поведения в материалах, содержащих до триллионов спинов: "Ансамбли микроскопических объектов ведут себя согласованно". Это открытие отражает основное направление исследований в его лаборатории – выделение и квантовый анализ механических эффектов.

Ранее исследование той же лаборатории показало, как мельчайшие квантовые эффекты могут приводить к изменениям в больших масштабах, на примере элемента хром. В этом исследовании было доказано, что два различных типа модуляции заряда могут взаимодействовать на квантовом уровне, что стало еще одним примером возможности изучения квантового поведения в макроскопическом масштабе.