Исследователи из Массачусетского Технологического Университета (MIT) впервые наблюдали проявление ферромагнетизма для газовой фазы. Ферромагнетизм наблюдался для газа, состоящего из атомов лития, охлажденных до миллиардных частей Кельвина.

Описанный с точки зрения модели усредненного поля ферромагнитный фазовый переход при T = 0. (Рисунок из Science, 2009, 325, 1521)

Исследователи использовали нуклид ⁶Li, ядро которого состоит из трех протонов и трех нейтронов. Четное количество нуклонов обуславливает то, что ⁶Li представляет фермион– необычную частицу, спиновые свойства которой подобны свойствам электрона.

Десятилетиями ученые спорили по поводу принципиальной возможности существования жидкости или газа, состоящих из фермионов, и, соответственно, проявляющей ферромагитные свойства. Работающие в MITвпервые дали уверенный утвердительный ответ на этот вопрос.

Исследователи из MIT удерживали облако ультраохлажденных атомов лития в фокусе инфракрасного лазера. Постепенное увеличение сил отталкивания между атомами позволило наблюдать ряд свойств, свидетельствующих в пользу того, что газ приобрел ферромагнетические свойства.

Облако из атомов лития первоначально увеличивалось в объеме, после чего внезапно сжалось. Освобождение атомов из ловушки привело к увеличению скорости расширения газового облака. Эти и другие результаты наблюдения согласуются с теоретически предсказанными для фазового перехода в ферромагнитное состояние явлениями. Если результаты эксперимента, проведенного в MIT, подтвердятся, работа исследователей из MIT может войти в учебники как доказательство того, что фермионовый газ может проявлять ферромагнитные свойства, не переходя в кристаллическое состояние.

Источник: