175
Класичні шуми Баркгаузена відомі в магнітних системах упродовж понад сотні років, але досі ніхто не спостерігав цей феномен у квантовому світі. Фізики зі США і Канади розробили і провели експерименти з кристалічним матеріалом, фторидом ітрію і літію, легованим гольмієм. І стали свідками найбільшого макроскопічного квантового феномена в лабораторних умовах – квантового тунелювання величезної кількості магнітних спінів.
У присутності магнітного поля всі спіни, або магнітні моменти електронів у феромагнітних матеріалах шикуються в одному напрямку – але не всі відразу. Це відбувається поступово, від домену до домену, які впливають один на одного лавиноподібно. Один зі способів помітити цю зміну – прислухатися. У 1919 році фізик Генріх Баркгаузен обмотав дротом магніт і підніс його до гучномовця і розрізнив потріскування, викликане потріскуванням доменних стінок. Аналогічний феномен можна помітити в інших системах, наприклад, землетрусах і фотоелектронних помножувачах, пише Physics World.
У принципі, ефекти квантової механіки теж можуть створювати шуми Баркгаузена. У такій версії зміна спіна виникає, коли частинки пролітають крізь енергетичний бар’єр, замість того щоб перестрибувати його. Цей феномен має назву квантового тунелювання. Фізики з Каліфорнійського технологічного інституту та Університету Британської Колумбії спостерігали квантовий шум Бракгаузена в кристалічному квантовому магніті, охолодженому до -273 градусів Цельсія. А замість помітного шуму вчені вимірювали стрибки напруги, коли спіни змінювали орієнтацію.
Коли групи спінів у різних доменах переверталися, шуми Баркгаузена виглядали як серії стрибків напруги. Дослідники пояснили ці стрибки квантовими ефектами, тому що на них не вплинуло збільшення температури на 600%. В іншому разі, зміни відбувалися б у класичному режимі. Крім того, застосування магнітного поля перпендикулярно до осей спінів справило надзвичайно сильний вплив: поле почало поводитися як квантовий “вузол” у матеріалі.
Це, за словами вчених, ще один доказ нової квантової природи шуму Баркгаузена. Тепер команда фізиків планує застосувати метод до немагнітних матеріалів. Можливо, цей об’єднаний макроскопічний і квантовий феномен може виникати всюди.
