В одномерном веществе нашли новый тип топологического перехода

Международный коллектив ученых исследовал свойства необычного соединения бария, кобальта, ванадия и кислорода. В результате исследователи смогли подтвердить теорию Нобелевских лауреатов по физике 2016 года о том, что присутствие в материале нескольких типов топологических возмущений приводит к особому фазовому переходу. Статья с результатами опубликована в журнале Nature Physics.

Нобелевские лауреаты по физике 2016 года Дэвид Таулесс, Дункан Халдейн и Джон Майкл Костерлитц предсказали, что в особых средах существуют квантовые возмущения, которые приводят к новым макроскопическим свойствам материалов. Однако до сих пор во всех экспериментах по получению таких веществ одновременно удавалось наблюдать только один тип возмущения. Оставался открытым вопрос, может ли в одном соединении сосуществовать сразу несколько типов таких топологических возмущений.

В новой работе ученые впервые смогли показать что такая ситуация возможна. Авторы исследуют вещество с антиферромагнитными свойствами и составом BaCo₂V₂O₈, которое ученые называют BACOVO. Атомы этого соединения выстраиваются в спираль из восьмигранников, в результате формируя квазиодномерную структуру. Вначале ученые создали модель квантовых свойств материала, но потом заметили, что при помещении его во внешнее магнитное поле, в нем возникает новый тип возмущений, который начинает конкурировать с исходным. «Мы смогли не только доказать, что два набора топологических возмущений в одном веществе "борются" друг с другом, но и контролировать в рамках эксперимента то, какой тип возмущения будет доминировать», — прокомментировал соавтор Синитаро Такаеси из Женевского университета в Швейцарии.

Таким образом, физики смогли на опыте продемонстрировать верность теорий, разработанных в 1970-х и 80-х годах. Анализ подтвердил, что разные возмущения взаимодействуют напрямую, от чего зависит состояние вещества. При смене доминирующего типа возмущения изменялись и свойства вещества, то есть происходил квантовый фазовый переход. «Эти результаты открывают целый спектр возможностей в рамках квантовой физики, — сказал соавтор Тьерри Джамарчи. — Мы пока действительно не вышли за пределы фундаментальных исследований, но именно благодаря таким открытиям мы постепенно приближаемся к применению квантовых свойств материалов».

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.