Изучая охлажденные до нескольких миллиардных долей кельвина атомы, физики обнаружили необычное поведение частиц. В присутствии сильного магнитного поля атомы вели себя согласно модели Ферми — Хаббарда, предложенной для объяснения высокотемпературной сверхпроводимости. Статья с результатами опубликована в журнале Science.

Исследователи обнаружили, что под воздействием сильного магнитного поля атомы в оптической решетке меняют свой порядок, а их спины по отношению друг к другу наклоняются. Эта ситуация, называемая скошенным антиферромагнетизмом, предсказывается моделью Ферми — Хаббарда, которую создавали для объяснению высокотемпературной сверхпроводимости в купратах — одном из типов соединений меди.

«Никто ранее не наблюдал такого поведения в подобных системах», — сказал соавтор Васим Бакр из Принстонского университета.

Купраты — однии из самых перспективных сверхпроводников. Однако из-за высокой сложности этих соединений ученым не удается напрямую разобраться, какие их свойства приводят к падению сопротивления. Вместо этого физики создают искусственные кристаллы из атомов в ячейках созданной лазером оптической решетки, свойства которой можно сделать очень похожими на изучаемую систему.

В работе исследовался отклик искусственного кристалла из атомов лития на мощное магнитное поле в зависимости от величины дисбаланса частиц с различными направлениями спина. В экспериментах было установлено соответствие измерений с результатами для купратов.

«Это еще одно свидетельство, что предложенная модель Ферми — Хаббарда является правильной моделью для описания происходящих в веществе процессах».