ბრუკჰავენის ეროვნული ლაბორატორიის ორმა ფიზიკოსმა ახალი აგრეგატული მდგომარეობა აღმოაჩინა. ეს გულისხმობს ელექტრონთა სპინების უნიკალურ განლაგებას. ელექტრონთა სპინი "პატარა მაგნიტია", რომელიც ზევით ან ქვევით არის მიმართული. ახალი აგრეგატული მდგომარეობა ორი სახის სპინის ნაზავია — მოწესრიგებული ("ცივი") და ქაოსური ("ცხელი"). ამ უნიკალური კომბინაციის გამო, მეცნიერებმა ამ მდგომარეობას "ნახევრად ყინული, ნახევრად ცეცხლი" უწოდეს. მათ ეს მაშინ აღმოაჩინეს, როცა ფერომაგნიტის (მაგნიტური მასალა) ერთგანზომილებიან მოდელს იკვლევდნენ.

ახალაღმოჩენილი აგრეგატული მდგომარეობა იმით არის მნიშვნელოვანი, რომ მას პრაქტიკულ, სასრულ ტემპერატურაზე აგრეგატული მდგომარეობის სწრაფად შეცვლა შეუძლია. ეს ენერგოსისტემებისა და საინფორმაციო ტექნოლოგიების მიმართულებით შეიძლება ძალიან ხელსაყრელი აღმოჩნდეს.

"ეგზოტიკური ფიზიკური თვისებების მქონე ახალი აგრეგატული მდგომარეობების აღმოჩენა და მათ შორის ფაზური გადასვლის მართვა კონდენსირებული გარემოს ფიზიკის ერთ-ერთი ძირითადი გამოწვევაა. ამ ამოცანების ამოხსნამ შეიძლება მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანოს ისეთი ტექნოლოგიების განვითარებაში, როგორებიცაა, კვანტური გამოთვლები და სპინტრონიკა. ვიმედოვნებთ, რომ ჩვენი აღმოჩენა ამ ყოველივეს ხელს შეუწყობს", — აღნიშნავენ კვლევის თანაავტორები.

"ნახევრად ყინული, ნახევრად ცეცხლი" იმ აგრეგატული მდგომარეობის "ტყუპისცალი" მდგომარეობაა, რომელიც გუნდმა (სხვა მკვლევრებთან თანამშრომლობით) ჯერ კიდევ 2015 წელს აღმოაჩინა. მაშინ მათ ამ მდგომარეობას "ნახევრად ცეცხლი, ნახევრად ყინული" უწოდეს.

რეალურად ისტორია კიდევ უფრო ადრე, 2012 წელს დაიწყო, როცა ამ მეცნიერებმა Sr3CuIrO6 ნაერთის შესწავლა დაიწყეს. ეს სტრონციუმის, სპილენძის, ირიდიუმისა და ჟანგბადის მაგნიტური ნაერთია. 4 წლის შემდეგ კი მათ აგრეგატული მდგომარეობა — "ნახევრად ცეცხლი, ნახევრად ყინული" — აღმოაჩინეს. ამ მდგომარეობას კრიტიკული გარე მაგნიტური ველი იწვევს. ატომურ ბადეში სპილენძის ადგილებზე "ცხელი" სპინები სრულიად ქაოსურია და უფრო მცირე მაგნიტური მომენტები აქვს. "ცივი" სპინები კი ირიდიუმის ადგილებზე სრულიად მოწესრიგებულადაა განლაგებული და უფრო დიდი მაგნიტური მომენტებიც აქვს.

"ამისდა მიუხედავად, ჯერ კიდევ არ ვიცოდით ეს აგრეგატული მდგომარეობა როგორ უნდა გამოგვეყენებინა. განსაკუთრებით იმ მიზეზით, რომელიც უკვე ერთი საუკუნეა ცნობილია: ერთგანზომილებიანი იზინგის მოდელი — ფერომაგნეტიზმის დამკვიდრებული მათემატიკური მოდელი, რომელიც წარმოშობს "ნახევრად ცეცხლი, ნახევრად ყინული" მდგომარეობას — მხარს არ უჭერს სასრული ტემპერატურის ფაზურ გადასვლებს", — აღნიშნავს კვლევის თანაავტორი.

როგორც ახალი მოდელით ვიგებთ, ფაზებს შორის გადასვლა ტემპერატურის ძალიან ვიწრო შუალედში ხდება. იმისდა მიუხედავად, რომ მკვლევრებს ამ აღმოჩენის სხვადასხვა ტექნოლოგიაზე მორგება სამომავლოდ სურთ, მათ ამ მიგნების გამოყენების რამდენიმე შესაძლო გზა უკვე შემოგვთავაზეს, მაგალითად, სამაცივრე ტექნოლოგიებში ან კვანტური ინფორმაციის შენახვის დარგში.

კვლევა გამოცემაში Physical Review Letters გამოქვეყნდა.