В оптической решетке удалось наблюдать суперобменное взаимодействие

Физики из Германии и Соединенных штатов впервые наблюдали суперобменное взаимодействие между спинами атомов, находящихся в оптической решетке. Ученые надеются, что результаты проведенного ими эксперимента смогут пролить свет на природу магнитных свойств многих материалов, включая ВТСП.

Проф. Иммануил Блох (Immanuel Bloch) из университета Иоганна Гутенберга (Johannes Gutenberg University) и его коллеги из Гарвардского и Бостонского университетов с помощью нескольких лазерных лучей создавали 10 тыс. идентичных двойных потенциальных ям, каждая из которых содержала по два атома рубидия, охлажденных до очень низкой температуры. Все ячейки были выстроены в один ряд, образуя одномерную оптическую решетку.

Изначально спины атомов в каждой паре были направлены в противоположных направлениях, имитируя распределение спинов, которое наблюдается в антиферромагнитных материалах. Затем ученые уменьшали потенциальный барьер между парами атомов, повышая вероятность туннелирования и тем самым увеличивая силу обменного взаимодействия.

Для определения отклика атомов на эти изменения, исследователи измеряли усредненное направление спинов в правой и левой частях ячеек. Ученые обнаружили, что направления спинов в ячейках изменяются. Если изначально атомные спины в левых ячейках были направлены вверх, а в правых – вниз, то через 25 мс левые ячейки будут содержать атомы, спины которых направлены вниз, а правые – атомы с противоположной ориентацией спинов.

Как утверждают ученые, полученные результаты находятся в хорошем соответствии с теорией суперобмена между парами атомов. Проф. Блох и его коллеги планируют усовершенствовать технологию для получения двумерной решетки, которая может использоваться для исследования обменного взаимодействия в различных экзотических магнитных системах, сообщает PhysicsWorld.