А не хиральные магноны или майорановские фермионы, как считалось ранее
Физики поставили под сомнение причины, по которым в планарной конфигурации температурного градиента и магнитного поля возникает термический эффект Холла. Ранее считалось, что это явление проявляется из-за хиральных магнонов или майорановских фермионов, однако группа ученых экспериментально подтвердила, что феномен возникает из-за тепловых фононов, рассеивающихся на локальных нарушениях симметрии в монокристаллах. Статья опубликована в Physical Review X.
Когда физики помещают в поперечное магнитное поле проводник и пропускают через него ток перпендикулярно полю, то на краях образца возникает разность потенциалов и получается классический эффект Холла. Если же создать в образце тепловой градиент, который направить перпендикулярно магнитному потоку, то можно зарегистрировать возникновение электрического тока в материале — это уже тепловой (термический) эффект Холла. Казалось бы, перпендикулярность плоскости, в которой распространяется потока тепла, магнитному полю — обязательное условие, однако не так давно ученые обнаружили тепловой эффект Холла в планарной конфигурации, то есть и тепловой, и магнитный поток были направлены в одной плоскости.
Логично предположить, что причиной такого поведения образцов должны стать тепловые возбуждения кристаллической решетки — фононы, однако виновниками такой аномалии физики обычно называют хиральные магноны или майорановские фермионы. Все потому, что в исследуемых системах возникновение тепловых фононов не допускается из-за высокой симметрии кристаллической структуры.
Чэнь Лу (Lu Chen) из Шербрукского университета совместно с коллегами из Германии, Канады, Франции, США и Японии измерили тепловой эффект Холла в трех планарных образцах и обнаружили заметный вклад в результат от тепловых фононов в кристаллах при полном отсутствии такового от магнонов.
Физики использовали очень тонкие (толщиной от 37 до 168 микрометров) монокристаллы сверхпроводящих купратов YBa2Cu3Oy, Nd2-xCexCuO4 и La2-y-xEuySrxCuO4 в качестве экспериментальных образцов. Для измерения тепловой холловской проводимости ученые получили тепловой ток вдоль длинной стороны кристаллов, а магнитное поле расположили сначала перпендикулярно, а затем параллельно току, чтобы сравнить значения для обычного теплового эффекта Холла и планарного. Тепловой градиент вдоль образца ученые обеспечили с помощью резистивного нагревателя, подключенного к одному из концов монокристалла, присоединив к противоположному теплоотвод из посеребренной смолы.
Результаты измерения при планарно приложенном магнитном поле показали, что электроны не внесли никакого вклада в эффект Холла, так как на них не действовала сила Лоренца, что вполне ожидаемо для такой конфигурации, а магноны не стали причиной наблюдаемого феномена, потому что оказались заперты внутри плоскостей CuO2. Ученые также изменили в эксперименте концентрацию фононов за счет легирования образцов (внесения в материал положительно или отрицательно заряженных примесей), при этом температурные зависимости в образцах продемонстрировали схожесть с теоретическими предсказаниями для термических фононов в монокристаллах.
Противоречие с гипотезой, согласно которой термические фононы не могут возникнуть в подобных структурах из-за высокой кристаллической симметрии, физики объяснили тем, что в исследуемых образцах оказались различные примеси, дефекты и антиферромагнитные домены, на которых рассеялись фононы. Тем самым авторы работы поставили под сомнение теорию о том, что виновниками планарного теплового эффекта Холла выступают хиральные магноны или майорановские фермионы.
Разновидностей эффекта Холла существует очень много, а противоречий и парадоксов, связанных с этим явлением — еще больше. Например, мы писали прежде, как вакуумные флуктуации нарушили механизм квантового эффекта Холла.
Но сделал это на 50 процентов чаще, чем предсказала Стандартная модель
Физики проекта NA62 зафиксировали распад положительно заряженного каона на положительный пион и пару нейтрино-антинейтрино. Из 100 миллиардов распадов ученые увидели 13 именно тех, которые хотели обнаружить, что на 50 процентов больше, чем предсказала общепринятая сегодня гипотеза. Открытие поможет исследователям продвинуться в поисках новой физики за пределами Стандартной модели. О своих результатах ученые сообщили на семинаре, а доклад опубликовали на сайте ЦЕРН.