Спиновые волны, бегущие вспять экспресс
Обычная волна в магните похожа на рябь на воде: чем короче шаг волны, тем выше её энергия. Физики называют такие волны магнонами. Но в тонкой плёнке из висмут-иттриевого граната удалось создать волны с обратным поведением: их энергия падает с уменьшением длины волны. Это антимагноны.
Плёнку поместили в установку, где свет рассеивается на волнах намагниченности. Сначала через плёнку пропускали ток, который заставлял намагниченность колебаться сама по себе. При токе около 12 миллионов ампер на квадратный сантиметр состояние плёнки резко менялось, и спектр рассеянного света показывал перевёрнутую дисперсию — верный признак антимагнонов.
Это первый прямой эксперимент, где антимагноны наблюдали по их характерному следу в рассеянии света. Дальше физики хотят использовать пары «магнон–антимагнон» для усиления волн и квантовой связи. Как если бы в пруду одновременно бежали волны и вперёд, и назад, но при этом помогали друг другу.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2601.15231
We report direct spectroscopic evidence of antimagnons, i.e., negative-energy spin waves identified by their signature inverted dispersion with Brillouin light scattering (BLS) spectroscopy. We investigate an ultrathin BiYIG film with a perpendicular magnetized anisotropy that compensates the demagnetizing field. By injecting a spin-orbit torque, the magnetization is driven into auto-oscillation and eventually into a non-equilibrium reversed state above a secondary current threshold ($$\sim$$1.2$$\times$$10$$^7$$~A/cm$$^2$$). The dispersion is measured by wavevector-resolved BLS and exhibits a sharp change from an upward dispersion to a downward one, in agreement with theoretical predictions and micromagnetic simulations. Around the threshold current, we observe the coexistence of conventional magnons and antimagnons. Our work establishes antimagnons with inverted dispersion and is a first step towards exploring novel phenomena and applications due to magnon-antimagnon coupling, such as magnon amplification and magnon-antimagnon entanglement, which are part of the emerging field of antimagnonics.
Антимагноны предсказали задолго до эксперимента: ещё в 1960-х теоретики обсуждали «отрицательные» спиновые волны, но увидеть их в лаборатории удалось только сейчас.