Третият закон на Нютон се пропука под лъча на лазер – физици показаха как светлината може да наруши равновесието на материята
Японски учени създадоха научен модел, който дава опция да се наруши третият закон на Нютон в твърдото тяло, което става благодарение на светлината. Оказва се, че в случай че вярно се облъчи магнитен метал със светлина с избрана периодичност, могат да зародят специфични нереципрочни (необратими) взаимоотношения, при които силата на действието не е равна на силата на противодействието.
Изследването е извършено от екип, управителен от доцент Рьо Ханаи от Научния институт в Токио, с присъединяване на сътрудници от Университета в Окаяма и Университета в Киото. Учените демонстрираха, че когато двуслойна феромагнитна система е изложена на светлина, може да възникне резултат, при който единият магнитен пласт стартира да се стреми да се подравни към другия, до момента в който вторият пласт – в противен случай – се пробва да „ избяга “ от подравняването. Това води до непринудено непрестанно въртене на магнитните моменти в системата, наподобяващо държанието на див звяр и плячка – по този начин наречената „ хирална “ фаза.
В равновесната физика (т.е. в затворени и постоянни системи) всички взаимоотношения са симетрични и третият закон на Нютон е прецизно изпълнен. Но в природата има доста системи, които са отвън равновесието – в тях действието и противодействието не постоянно са уравновесени. Такива нереципрочни взаимоотношения се следят да вземем за пример сред инхибиторните и възбуждащите неврони в мозъка, сред див звяр и плячка или колоидни частици в дейна среда. Учените сложиха въпроса: може ли да се реализира такава асиметрия в твърдите тела – и откриха метод.
Авторите оферират да се употребява методът на дисипационното инженерство – т.е. ориентирано ръководство на енергийните загуби. Те са взели за основа познатото на физиците взаимоотношение Рудерман-Китела-Касуя-Йошида (RKKYA), което се реализира в магнитните метали сред локализираните спинове и проводящите електрони. Когато подобен материал се облъчи със светлина с избрана периодичност, се отварят специфични канали за разпръскване на силата, само че не за всички спинове по едно и също време. Това основава енергиен раздор и симетрията на взаимоотношенията се нарушава – те стават ориентирани, както в дейната биологична среда.
Прилагайки модела към двуслойната система, откривателите плануват нов вид фазов преход отвън равновесието, разказан преди този момент теоретично в дейната материя. При избран интензитет на светлината спиновете на пластовете минават в устойчиво, неамортизирано въртене – това е хиралната фаза с резултат „ настигни и избягай “.
Както акцентира Рьо Ханаи, препоръчаната техника може да се употребява освен в спинтрониката. Тя дава на учените нов инструмент за ръководство на квантовите материали благодарение на светлината. В бъдеще тя може да се употребява в системи със мощно корелирани електрони, в многозонова свръхпроводимост или в материали, в които свръхпроводимостта е обвързвана с вибрациите на решетката (оптични фонони).
