Физики впервые смогли следить за тем, как магнитное ядро атома меняет свой спин, и это важнейшее открытие для развития квантовых технологий — от сенсоров до симуляций на уровне отдельных атомов.
При помощи сканирующего туннельного микроскопа ученые из Делфтского технологического университета (Нидерланды) смогли считывать ядерный «спин» — квантово-механический аналог магнетизма — через электроны того же атома. К удивлению физиков, спин оставался стабильным в течение нескольких секунд, что открывает новые возможности для управления магнитными свойствами атомных ядер.
Сканирующий туннельный микроскоп (STM) — инструмент, способный «ощущать» отдельные атомы на поверхности материала при помощи острейшего зондового наконечника. Однако напрямую зафиксировать магнитное состояние ядра (его так называемый «спин») с помощью STM невозможно, ведь прибор чувствителен только к облаку электронов, окружающих ядро. И все же именно это свойство электрона стало ключом к разгадке: благодаря гиперсверхтонкому взаимодействию между ядерным и электронным спинами, физики нашли способ «считывать» ядерный спин опосредованно.
Ранее подобный подход уже применялся, но измерения проводились слишком медленно, чтобы ученые могли уловить динамику в реальном времени. На этот раз группа профессора Сандера Отте решила значительно ускорить процесс. Ученые Эверт Столте и Джинвон Ли провели серию экспериментов на атоме, заведомо обладающем ядерным спином. Их ждала удача: на экране компьютера они увидели четкий сигнал, который переключался между двумя уровнями — свидетельство того, что ядерный спин действительно «переворачивается» из одного квантового состояния в другое и обратно.
Источник: hi-tech.mail.ru