Inom fysiken är Schrödingers katt en allegori för två av de mest imponerande effekterna av kvantmekaniken:
"Vår "kvantkatt" har nu en ny "päls",eftersom vi har upptäckt en ny kvantfasövergång i LiHoF 4 som tidigare inte var känt att existera”, säger Matthias Vojta, chef för avdelningen för teoretisk fasta tillståndsfysik vid Dresdens tekniska universitet.
Egenskaper som magnetism ellersupraledning uppstår som ett resultat av fasövergångar av elektroner i kristaller. För fasövergångar vid temperaturer som närmar sig absolut noll vid -273,15°C, kommer kvantmekaniska effekter såsom intrassling och kvantfasövergångar in i bilden.
Vid mycket låga temperaturer verkar LiHoF 4som en ferromagnet där alla magnetiska moment spontant riktas i en riktning. Om ett magnetfält appliceras exakt vertikalt i förhållande till den föredragna magnetiska riktningen kommer magnetmomenten att ändra riktning, så kallade fluktuationer. Ju högre magnetfältstyrkan är, desto starkare blir dessa fluktuationer, tills ferromagnetismen slutligen försvinner helt i en kvantfasövergång. Detta leder till intrassling av intilliggande magnetiska moment. "Om du tar med ett prov av LiHoF 4 till en mycket stark magnet kommer den plötsligt att sluta vara spontant magnetisk. Det här har varit känt i 25 år, säger Vojta.
Det som är nytt är vad som händer när duändra magnetfältets riktning. "Vi fann att kvantfasövergången fortsätter att inträffa, medan man tidigare trodde att även den minsta lutningen av magnetfältet omedelbart skulle undertrycka det", förklarar studiens medförfattare Christian Pfleiderer, professor i topologi för korrelerade system vid tekniska universitetet av München. Men under dessa förhållanden är det inte enskilda magnetiska moment som genomgår kvantfasövergångar, utan snarare stora magnetiska områden, de så kallade ferromagnetiska domänerna.
"Vi använde sfäriska prover för vårtprecisionsmätningar. Det var detta som gjorde det möjligt för oss att noggrant studera beteendet hos små förändringar i magnetfältets riktning”, tillägger Andreas Wendl, som genomförde experimenten som en del av sin doktorsavhandling.
”Vi har upptäckt en helt ny typ av kvantfasövergångar, där intrassling sker i skalan av många tusen atomer, och inte bara i mikrokosmos av ett fåtal, förklarar Vojta. "Om du föreställer dig de magnetiska domänerna som ett svartvitt mönster, gör den nya fasövergången att de vita eller svarta områdena blir oändligt små, det vill säga de skapar ett kvantmönster och inte helt löses upp." En nyutvecklad teoretisk modell förklarar framgångsrikt data som erhållits från experimenten.
Läs mer:
De första bilderna av den underjordiska delen av Mars överraskade forskarna
En galax som ligger 12 miljarder ljusår från jorden "kröp ihop" till en Einstein-ring
Anläggningen på Mars producerar syre i samma takt som ett genomsnittligt träd