Amerikanska fysiker från Yale University och Los Alamos National Laboratory har upptäckt en speciell metalllegering, vars egenskaper liknar superfluider. Detta ämne är en slags spindis, inuti vilken analoger av kvantvortex finns. Artikeln av forskare publicerades i tidskriften Nature Physics.
Snurris är ett ämne där orienteringen av de magnetiska momenten hos laddade joner liknar arrangemanget av väteatomer (protoner) i vattenis. När vatten fryser är atomerna inuti den tetraedriska kristallcellen anordnade på ett sådant sätt att syreatom i en vattenmolekyl omges av fyra protoner. I detta fall är två protoner längre än andra eftersom de tillhör två andra vattenmolekyler. På samma sätt riktas de magnetiska ögonblicken i två joner inåt på tetrahedronen och de andra två - utåt. I huvudsak består spinsis av små nanomagneter.
Fysiker har studerat en typ av isis som bildats av Shakti-gitteret. Det tillåter många sådana konfigurationer av magnetiska moment när interaktionsenergin i cellerna minimeras. Vissa av konfigurationerna är emellertid i ett upphetsat tillstånd och deras utseende i spinnis är oundvikligt. Som ett resultat inträffar geometrisk frustration - ett fenomen där hela systemet inte kan frysas helt (även med absolut noll), eftersom det inte har ett enda bastillstånd. Detta beteende är typiskt för alla spindlar.
Under studien utförde forskarna spin is-fotoemissionselektronmikroskopi (PEEM) tillverkad av permalloy, en legering av järn och nickel (Ni81Fe19). Bestrålning av provet med röntgenstrålar gjorde det möjligt att registrera förändringar i magnetmoment som uppstår med sjunkande temperatur. Spinnisprovet kyldes först från 290 Kelvin (K) till 220 K och sedan till 180 K och under (1 K motsvarar -272,15 grader Celsius).
Även om andra typer av isis bygger om sina galler med sänkande temperatur för att nå det lägsta möjliga energitillståndet, visade det sig att Shakti-gittret "fastnar" på en viss nivå. Detta händer även om en storskalig omstrukturering av systemet kan minimera energin. Enligt slutsatserna från fysiker indikerar detta att denna snurris har en global topologisk ordning och exciteringar är topologiskt skyddade från spridning och kvarstår under lång tid.
Topologiskt ordnade faser har tidigare beskrivits för kvantmekaniska system som kan ta olika tillstånd med samma energi (degenererade tillstånd). Med andra ord, stabila excitationer i Shakti-gitteret på något sätt liknar kvantvorteks i superfluider, som också är topologiskt skyddade på grund av degenerationen av marktillstånd.
