Ученые обнаружили «скрытый порядок» в хаотических системах

Международная группа исследователей сообщила об открытии «скрытого порядка» в системах, которые являются неупорядоченными в пространстве и времени. Статья опубликована в журнале Nature Materials.

Работа была выполнена под руководством профессора Эреза Хасмана из Техниона — Израильского технологического института и профессора Бо Вана из Шанхайского университета Цзяо Тун. В своей статье ученые описывают новый физический феномен — эффект спиновой блокировки, индуцированный броуновским движением. Он позволяет обнаружить спиновый порядок в физически неупорядоченной системе.

Спин — одно из фундаментальных свойств элементарных частиц, описывающее их вращение. Броуновское движение — это хаотическое движение микроскопических частиц в жидкости или газе, которое Альберт Эйнштейн математически описал в 1905 году.

До сих пор считалось, что броуновское движение делает рассеяние фотонов на частицах полностью хаотическим, то есть неполяризованным и некогерентным. Однако исследователи решили проверить, может ли при определенных условиях взаимодействия света с веществом возникнуть спиновый порядок. Оказалось, что может.

Когда ученые направили лазерный луч на наночастицы золота, взвешенные в воде при комнатной температуре, они обнаружили, что фотоны, рассеянные вбок, оказались «заблокированными» по спину. Удивительно, но эта спиновая блокировка возникала именно из-за случайного движения частиц — их броуновского движения.

«Наше открытие прекрасно иллюстрирует важность экспериментальной физики. Мы показали, что именно самые неупорядоченные системы — и в пространстве, и во времени — хранят ключ к возникновению глубокого порядка», — прокомментировал профессор Эрез Хасман.

Этот процесс также позволил исследователям измерить размер частиц, поскольку эффект спиновой блокировки зависит как от размера, так и от типа материала.

ИИ: Это фундаментальное открытие, которое меняет представление о связи между хаосом и порядком на наноуровне. Эффект может найти применение в новых оптических технологиях и методах характеризации наночастиц, что обещает интересные разработки в ближайшем будущем.