Магнитный вихрь, который сам себе дирижёр экспресс
В крошечной магнитной точке, размером меньше микрона, живёт вихрь — намагниченность закручена, как вода в воронке. В центре этой воронки — сердцевина, которая сама вращается по маленькой орбите, будто юла, которую подтолкнули. Если на такую точку направить микроволновый сигнал, вихрь откликнется колебаниями на одной частоте — как струна, задетая смычком.
Но если магнитным полем сдвинуть сердцевину вихря с привычного места, поведение меняется. Теперь в ответ на тот же сигнал рождается не одна частота, а целая гребёнка: множество линий, отстоящих друг от друга на равные промежутки, как зубья расчёски. Это и есть режим Флоке — колебания, которые сами себя размножают, порождая новые и новые частоты.
Учёные построили модель, которая объясняет этот эффект. Оказалось, что обратная связь между вращением сердцевины и колебаниями намагниченности создаёт несколько устойчивых орбит. Вихрь может выбрать одну из них — и от этого зависит, будет ли он петь одну ноту или целый аккорд из гребёнки частот.
Такая управляемая гребёнка — не просто курьёз. Частотные гребёнки уже используются в оптике для сверхточных часов и спектроскопии. Теперь похожий инструмент появляется в мире магнетизма: возможно, он станет основой для новых устройств, где информация кодируется не нулями и единицами, а характером колебаний магнитного вихря.
Частотные гребёнки в оптике позволили измерить частоту света с точностью до 18 знаков после запятой — достаточно, чтобы заметить, как ваши часы отстают на секунду за миллиарды лет.
В романе Грега Игана «Лестница Шильда» физика основана на топологических дефектах — вихрях, которые хранят информацию в своей закрученности; здесь вихрь тоже запоминает своё состояние.