Экзотический материал "нарушил" законы физики твёрдого тела

Российские учёные из МФТИ обнаружили необычные явления в гексабориде церия, CeB₆. Эксперимент показал, что в случае с этим веществом не работают общепринятые теории физики твёрдого тела. Данный материал не может быть описан существующими моделями и концепциями. Соответствующая статья опубликована в журнале Scientific Reports.

Для изучения материала был использован электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). ЭПР-спектрометрия применяется для материалов, содержащих частицы с неспаренными спинами — например, электроны или радикалы (свободными радикалами называю те частицы, у атомов которых на внешней электронной оболочке один или несколько неспаренных электронов). При ЭПР-спектрометрии на образец, помещённый в постоянное магнитное поле, воздействуют СВЧ-излучением. Полученный спектр позволяет судить о том, как микроволны рассеиваются на молекулах и группах молекул внутри вещества. При этом в стандартном ЭПР-спектрометре наблюдение сигнала от сильно коррелированных металлов или невозможно, или существенно затруднено. 

Поэтому авторы работы разработали уникальную методику ЭПР-эксперимента, позволяющую "увидеть" сигнал ЭПР для таких веществ, как CeB₆. Как отмечает Сергей Демишев из МФТИ: "Мы выигрываем по чувствительности и стабильности, в результате на настоящий момент никто в мире, кроме нас, не может проводить измерения ЭПР в сильно коррелированных металлах на высоком уровне. Именно благодаря аппаратным усовершенствованиям мы можем видеть то, что другие не видят".

В результате эксперимента выяснилось, что измеренная осциллирующая (колеблющаяся) намагниченность вдоль одного из направлений в кристалле гексаборида церия оказалось больше суммарной намагниченности образца. Это крайне странно, потому что в теории намагниченность вдоль одного направления должна быть лишь частью суммарной намагниченности. Как часть оказалась больше целого — не очень понятно. Возможно, полагают авторы, в этом странном материале идут дополнительные взаимодействия между свободными электронами, не связанные с определёнными атомами и электронами магнитных оболочек церия. Однако пока это скорее общая идея, под которую нужно проводить принципиально новые теоретические расчёты.