Кристалл поёт в ответ: учёные открыли магнитохиральную неустойчивость в твёрдом теле

Исследователи из Инженерного колледжа Грейнджера Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне впервые наблюдали динамическую магнитохиральную неустойчивость в твёрдом материале. Открытие, описанное в журнале Nature Physics, связывает идеи ядерной физики высоких энергий с физикой конденсированного состояния, объясняя, как взаимодействие симметрии и магнетизма может усиливать электромагнитные волны.

Терагерцовое излучение из теллура во внешнем магнитном поле. Автор: Nature Physics (2026). DOI: 10.1038/s41567-025-03145-8

Ключевым свойством материала является хиральность — отсутствие зеркальной симметрии, как у правой и левой руки. Учёные исследовали нелинейный отклик таких материалов на свет в магнитном поле. «Если вы посветите красным лазером на кристалл, он отразит красный свет — это линейный отклик. Но можно заставить материал излучать другой цвет, например, зелёный или синий — это нелинейный отклик», — пояснил физик Фахад Махмуд.

Эксперимент проводился на хиральном материале — теллуре. При облучении сверхбыстрыми лазерными импульсами в присутствии магнитного поля учёные обнаружили усиление терагерцового сигнала на определённых частотах. «Это похоже на то, как если бы вы пели с нужной частотой, и стекло начинало вибрировать. Но это стекло поёт вам в ответ, и громче. Это очень необычное явление, и оно происходит только при приложении магнитного поля», — сказал теоретик Рафаэл Фернандес.

«Электроны в хиральном материале имеют предпочтительное направление движения — их спин связан с движением. Магнитное поле усиливает это движение в определённом направлении, и это то, что мы называем неустойчивостью: она заставляет вещи вращаться быстрее», — объяснил физик-теоретик Хорхе Норонья.

Подобное поведение ранее предсказывалось для экстремальных условий ранней Вселенной или кварк-глюонной плазмы, но впервые наблюдалось в обычном твёрдом теле. Это показывает, что фундаментальные неустойчивости могут возникать и в системах из электронов и атомов.

Открытие может привести к новым методам управления светом и энергией в хиральных материалах. Работа стала примером успешного междисциплинарного сотрудничества между экспериментаторами и теоретиками из разных областей физики.

ИИ: Это фундаментальное открытие, которое на стыке областей может дать толчок к созданию принципиально новых оптических устройств или сенсоров. Интересно, как быстро теоретическая находка найдёт практическое применение.