В обычном кристалле атомы стоят ровными рядами, как солдаты на плацу. Любое отклонение от этого строя принято считать вредным: беспорядок рассеивает волны и быстро гасит коллективные движения частиц. Но в некоторых материалах специально смешивают разные атомы, чтобы получить так называемую высокоэнтропийную структуру — этакий винегрет, где каждый сорт атомов занимает случайное место. До сих пор считалось, что в такой каше магнитные волны (спиновые волны — колебания магнитных моментов атомов, похожие на волну по трибунам стадиона) должны быстро затухать.

Авторы проверили это на соединении YBaCuFeO5. В нём два разных магнитных атома — медь и железо — с очень разными магнитными моментами, поэтому любое локальное изменение порядка сразу сказывается на динамике спинов. С помощью резонансного неупругого рассеяния рентгеновских лучей (метод, позволяющий напрямую измерить энергию и импульс спиновых волн) учёные увидели неожиданное: в смешанной фазе, где беспорядок максимален, спиновые волны не только не исчезают, но становятся более чёткими и долгоживущими. Более того, у них появляются две хорошо разделённые ветви — акустическая и оптическая, как у звуковых колебаний в решётке, но с большим энергетическим зазором между ними.

Этот парадокс меняет взгляд на роль беспорядка в магнетизме. Раньше считалось, что когерентные коллективные моды — привилегия идеально упорядоченных систем с низкой энтропией. Теперь ясно: высокоэнтропийные магнетики могут сохранять и даже усиливать когерентность. Такой результат важен для спинтроники — области, где спиновые волны используют для передачи и обработки информации без движения зарядов, а значит, с меньшими потерями.