Электрон — не просто шарик, он ещё и крутится вокруг собственной оси, как волчок. В обычных условиях эти волчки направлены в разные стороны и быстро сбиваются. Но в некоторых материалах, где спин связан с движением электрона, возникает удивительный порядок: все волчки смотрят в одну сторону, и их направление не зависит от скорости. Такое состояние назвали стойкой спиновой текстурой (PST). Оно живёт необычайно долго, и его мечтают использовать в электронике будущего.

Беда в том, что увидеть этот порядок напрямую очень трудно. Обычные методы, основанные на квантовой геометрии — том, как волновая функция электрона изгибается в пространстве параметров, — здесь почти не работают. Но авторы новой работы нашли обходной путь. Они показали, что в системах с PST остаётся только один вид квантовой геометрии: тот, что связан с поворотом спина. И он проявляется в необычном отклике на ток и магнитное поле.

Физики проверили свою идею на двух моделях: двумерном электронном газе с точно настроенным взаимодействием Рашбы и Дрессельхауса и кубическом материале, где спин-орбитальная связь навязывает симметрию. В обоих случаях отклик оказался одинаковым по направлению при изменении химического потенциала — это и есть характерная примета PST. Более того, даже если добавить возмущение, ломающее точную симметрию, качественная картина сохраняется.

Такой нелинейный магнитотранспорт можно измерить в лаборатории. Значит, у физиков появился долгожданный инструмент, чтобы находить материалы с долгоживущим спином и проверять, насколько хорошо они подходят для спинтроники — электроники, где информация переносится не зарядом, а вращением электрона.