Резиновый жгут растягивается и возвращается обратно. Стальная пружина сжимается и разжимается. Упругость кажется свойством простых вещей — куска металла или капли геля. Но авторы этой работы заглянули глубже.
Они показали, что спин электрона — его собственное крошечное вращение — тоже может быть упругим. Волчок не просто крутится: от толчка он слегка деформируется и восстанавливает форму. Именно так ведёт себя спин в определённых условиях. Учёные вывели «топологический закон Гука» — связь между силовым воздействием на спин и тем, как он меняет свою ориентацию в пространстве. Это не просто аналогия: математика здесь почти та же, что и в школьном курсе физики для пружин.
Открытие обещает целый класс устройств. Раньше в спинтронике использовали перенос спинов током, а теперь можно возбуждать в материале упругие спиновые колебания. Это меньше нагрев, выше скорость и новый способ обрабатывать информацию — почти как заменить проводной телеграф на беспроводное радио. Авторы назвали эту область спинэластроникой — от слов «спин» и «эластичность».
Закон Гука для пружины открыт в 1660 году. Понадобилось почти четыре века, чтобы найти его «близнеца» в квантовом мире.
В романе «Конец вечности» Азимова инженеры манипулируют полями, не касаясь вещества. Спинэластроника делает шаг к управлению реальностью через чистые колебания.