Магнитное поле в 42 тесла — примерно в миллион раз сильнее поля Земли. В таком поле кристалл SrCu₂(BO₃)₂ ведёт себя необычно: его намагниченность растёт не плавно, а скачками, замирая на определённых значениях. Раньше считалось, что такие плато возникают, когда спины электронов (их крошечные магнитные стрелки) выстраиваются по строгому геометрическому узору — как солдаты в строю.
Но расчёты на тензорных сетях подсказали другую картину. На плато в 1/8 и 2/15 от полного насыщения электроны не стоят поодиночке, а объединяются в пары со спином 2. Эти пары ведут себя как самостоятельные частицы и застывают в правильную решётку — получается кристалл из пар. Физики называют это вигнеровским кристаллом связанных состояний.
Чтобы проверить гипотезу, авторы использовали ядерный магнитный резонанс на ядрах меди-63 и меди-65 в поле до 41,9 тесла. Спектры на плато 1/3 помогли откалибровать модель, а затем данные для 1/8 и 2/15 сравнили с предсказаниями. Результат совпал именно с парным сценарием. Версия с кристаллом из одиночных триплетов (связанных пар электрон-дырка) не подошла.
Такой механизм — вигнеровский кристалл из связанных состояний — раньше не рассматривали как основу для магнитных плато. Теперь это новый фундаментальный сценарий, который может работать и в других квантовых магнетиках.
Поле в 42 тесла, использованное в эксперименте, способно поднять небольшой автомобиль — настолько силён магнит.
Идея кристалла из парных частиц напоминает «льды» из романа Курта Воннегута «Колыбель для кошки», где вода застывала в необычную форму при контакте с особым веществом.