Когда некоторые из магнитных материалов охлаждаются ниже какой-то определенной температуры, происходит нечто интересное. Направления вращения электронов атомов как бы "замораживаются", они застывают, формируя статичный образ и демонстрируя коллективное поведение. Но недавно, ученым-физикам из университета Радбода (Нидерланды) удалось увидеть нечто совершенно противоположное. Когда температура чистого неодима, предварительно охлажденного до определенной точки, повышается на несколько градусов, происходит процесс "замораживания", переворачивая все ожидания с ног на голову.
"Это весьма парадоксально, как вода, превращающаяся в кубик льда при подогреве" - пишут исследователи.
Напомним, что в обычных ферромагнитных материалах, таких, как железо, магнитные моменты всех атомов выровнены в одном направлении. А в некоторых материалах, таких, как славы меди и того же железа, магнитные моменты атомов имеют совершенно случайную ориентацию. И такое состояние материи в физике называется спин-стеклом.
Вернемся к неодиму, этот материал известен большинству людей, как материал, из которого делаются мощные постоянные магниты. Но для того, чтобы получить магнит, неодим должен быть смешан с железом в определенной пропорции, чистый же неодим демонстрирует совершенно иные магнитные свойства, которые физики описывают термином самоиндуцированное спин-стекло.
Материалы, относящиеся к категории спин-стекла, при охлаждении до определенной температуры, "замораживаются", превращаются в обычный ферромагнетик другими словами. Но физики заметили странное поведение неодима, когда он был охлажден до -268 градусов Цельсия, а затем нагрет до -265 градусов, он "заморозился", став упорядоченным ферромагнетиком, что обычно происходит при еще более глубоком охлаждении. И если охладить неодим опять до -268 градусов, он снова становится хаотичным спин-стеклом.
Природа наблюдаемого явления пока еще совершенно непонятна, ведь это первый раз в истории науки, когда ученые наблюдают такое неправильное поведение материала. А дальнейшие исследования в данном направлении позволят ученым понять загадку такого поведения неодима, подтвердить или опровергнуть уже имеющиеся у них теории, и рассмотреть это все с точки зрения возможности практического использования.