Антиферромагнетики: основы
Антиферромагнетики состоят из двух подрешёток, намагниченность которых направлена в противоположные стороны, взаимно нейтрализуя друг друга. Однако, если одна из подрешёток нарушает симметрию инверсии, переворот обеих подрешёток приводит к конфигурации с другими транспортными свойствами. Это открывает возможность использования антиферромагнетиков для хранения и обработки информации.
Мартин Журдан из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце (Германия) и его коллеги обнаружили, что существуют два разных механизма переворота намагниченности, действующих в разных временных масштабах [1]. Их результаты показывают, что механизм переворота был неверно идентифицирован в предыдущих исследованиях.
Переворот антиферромагнетиков
Обычно исследователи стремятся перевести антиферромагнетик между состояниями, применяя импульсы спин-поляризованного тока. Эти токи заставляют намагниченности подрешёток принимать новые конфигурации через явление, известное как спин-орбитальный эффект (СОЭ). Однако недавно было обнаружено, что, если импульсы достаточно длинные, механическая деформация, вызванная резистивным нагревом, может переводить подрешётки в новые конфигурации независимо от СОЭ.
Журдан и его коллеги исследовали эти механизмы в тонких плёнках антиферромагнетика Mn₂Au. Этот материал обладает тремя преимуществами для таких исследований: он является проводником, его марганцевые подрешётки нарушают симметрию инверсии, а золотые подрешётки содержат электроны, чья сильная спин-орбитальная связь делает их особенно чувствительными к СОЭ.
Команда различала два механизма переворота, измеряя паттерны магнитных доменов после применения импульсов тока с разной ориентацией. Переворот, вызванный СОЭ, чувствителен к ориентации тока; переворот, вызванный нагревом, — нет. Исследователи обнаружили, что импульсы длительностью 2,5 наносекунды (нс) давали паттерн СОЭ, тогда как импульсы длительностью 100 нс и более длинные давали другой, термомагнитоэластичный паттерн. Журдан говорит, что во всех предыдущих экспериментах использовались импульсы тока длительностью более 1 микросекунды, так что они, вероятно, работали в последнем режиме.
— Чарльз Дэй, старший редактор журнала Physics Magazine.
Квантовая гравитация: тестирование квантовости гравитационного поля
Квантовая гравитация: основные принципы
Вопрос о том, является ли гравитация квантовой или классической, является фундаментальным. Для ответа на него предлагаются эксперименты, направленные на обнаружение гравитационно-индуцированных квантовых эффектов. Однако эти эффекты, если они будут обнаружены, могут быть объяснены и классической моделью гравитационного поля.
Лин-Цин Чен из IQOQI в Вене и Фламиниа Джакомини из Швейцарской высшей технической школы (ETH) в Цюрихе использовали модель низкоэнергетической квантовой гравитации для разработки экспериментального протокола, который мог бы исследовать квантовость гравитационного поля [1].
Экспериментальный протокол
Один из способов проверить квантовую природу гравитации — поместить небольшой массивный объект в квантовую суперпозицию двух положений, например, «слева» и «справа», как это происходит при прохождении объекта через своего рода двойную щель. Приближение этого двухпозиционного объекта к другому двухпозиционному объекту приводит к их гравитационному взаимодействию, потенциально раскрывая квантовые корреляции, так называемое гравитационно-индуцированное запутывание.
Однако предсказанные корреляции могут появиться, даже если гравитационное поле является классическим. Чтобы разработать настоящий тест, Чен и Джакомини предлагают начать с линеаризованной модели квантовой гравитации, которая является низкоэнергетическим приближением, ожидаемым для согласования с другими теориями (такими как теория струн и петлевая квантовая гравитация). В рамках этой модели исследователи представляют два тестовых объекта, которые «делокализованы», то есть их возможные положения распределены по диапазону, а не ограничены двумя местоположениями. В этом случае исследователи обнаруживают два эффекта — дополнительные особенности в сигнале корреляции, — которые появятся только в том случае, если гравитационное поле квантовано, а не классически.
Исследователи признают, что эксперименты такого рода остаются чрезвычайно сложными, но несколько групп работают в этом направлении (см. «Обзор: высвобождение квантовости наночастицы»).
— Майкл Ширбер, редактор журнала Physics Magazine, Лион, Франция.