Меѓународен истражувачки тим првпат директно проследил како аголниот момент се пренесува низ кристална решетка, при што забележал неочекуван квантен ефект: атомските ротации во материјалот одеднаш ја менуваат насоката.
Експериментот бил изведен со многу силни терахерцни ласерски импулси, кои ги поттикнале атомите во кристалот да се движат по кружни патеки. Со втор ултрабрз ласерски импулс, научниците го следеле движењето на решетката и начинот на кој една вибрација му предава аголен момент на друга.
Аголниот момент е физичка величина поврзана со вртењето. Кај обичните тела тој се забележува кај тркало или вртелешка, но во атомски размери има длабока врска со магнетизмот. Токму затоа физичарите повеќе од еден век се обидуваат да разберат како овој момент се движи внатре во цврстите тела.
Во новото истражување, објавено во Nature Physics, бил користен бизмут селенид, квантен материјал со симетрија што овозможува необично однесување на вибрациите во кристалната решетка. Кога аголниот момент се пренел меѓу две такви вибрации, добиеното движење имало двојно поголема фреквенција, но спротивна насока на ротација.
Истражувачите го опишуваат ефектот како квантна ситуација во која две ротации се комбинираат во нова ротација што изгледа како да оди наназад. Причината не е нарушување на законите за зачувување, туку симетријата на кристалот: во таква структура одредени состојби можат да бидат еквивалентни иако на прв поглед се вртат спротивно.
Овој резултат е важен затоа што дава директен увид во врската меѓу механичкото движење на атомите и магнетните својства на материјалите. Таа врска е позната уште од експериментите на Алберт Ајнштајн и Вандер Јоханес де Хас, но досега не било можно ваков пренос да се набљудува толку непосредно во кристална решетка.
Покрај основното физичко значење, откритието може да помогне во идното управување со ултрабрзи процеси во квантни материјали. Таквото знаење е релевантно за развој на нови информациски технологии, спинтроника и мемориски уреди што би работеле со многу брзи и прецизни промени во материјалот.
Во студијата учествувале Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Институтот Fritz Haber на Друштвото Max Planck, TU Dresden, Forschungszentrum Jülich и Eindhoven University of Technology.
