Кристалл размером с половину спичечного коробка вырастили в печи, где расплавленная зона медленно ползла вдоль стержня, оставляя за собой идеально упорядоченные слои. Внутри этого кристалла ионы меди сидят в узлах треугольной сетки — но треугольники слегка перекошены, как будто кто-то надавил на один угол. Каждый ион меди ведёт себя как крошечная магнитная стрелка, которая может указывать вверх или вниз.
При комнатной температуре стрелки хаотично мечутся. Но когда кристалл остудили до 1,14 кельвина — это холоднее, чем в открытом космосе, — они внезапно замерли в едином узоре. Оказалось, что узор не похож на классическую «вертушку» из трёх стрелок под углом 120 градусов, которую ожидают на правильном треугольнике. Вместо этого стрелки легли в одной плоскости, но слегка наклонились друг к другу: одна компонента момента вдвое меньше другой.
Нейтроны, пропущенные через кристалл, сыграли роль сверхчувствительной рулетки: по их рассеянию удалось измерить, куда именно смотрит каждая стрелка. Оказалось, что общий магнитный момент на ион меди — 0,89 магнетона Бора. Это заметно меньше, чем у свободного иона, — часть момента «съедают» квантовые флуктуации, которые не затихают даже при абсолютном нуле.
Искажённая треугольная решётка — как слегка расстроенное пианино: вместо чистого аккорда звучит неожиданная, но гармоничная мелодия. Понимание таких мелодий нужно не ради любопытства: в подобных материалах ищут новые состояния вещества, которые могут пригодиться в квантовых технологиях будущего.
Температура 1,14 кельвина — это -272°C. При такой температуре тепловое движение почти останавливается, и квантовые эффекты начинают управлять поведением магнитных стрелок.