В обычной жизни мы привыкли, что гибкий лист, например фольга, при изгибе просто колеблется вверх-вниз. Но в мире квантовых кристаллов всё иначе. Некоторые материалы обладают удивительным свойством — фазой Берри, которая проявляется как холловская вязкость. Это означает, что если внутри такого кристалла сдвинуть слои, то возникнет боковое движение, похожее на занос автомобиля на скользкой дороге, но без всякого трения. В плоской мембране изгибные звуковые волны не создают сдвига, поэтому холловская вязкость остаётся «невидимой». Однако стоит лишь слегка изогнуть мембрану — придать ей форму крошечной чаши, — как каждый вертикальный прогиб начинает незаметно подкручивать материал в плоскости, словно фигурист, прижимающий руки при вращении. Такой подход фактически превращает изогнутую мембрану в миниатюрный инструмент механической спектроскопии, позволяющий исследовать квантовые свойства материала.
Опираясь на уравнения упругости, развитые Львом Ландау, и квантовую фазу Берри, физики рассчитали этот эффект для магнитного вещества α-RuCl3. Даже сверхслабый звук частотой 10 миллиардов колебаний в секунду порождает вращательный момент примерно 2×10⁻²² ньютон-метра. На бытовом уровне это исчезающе мало — потребовались бы десятки тысяч лет, чтобы такой момент повернул почтовую марку на один градус. Но для современных интерферометрических датчиков, изначально созданных для охоты на гравитационные волны, этот сигнал уже уловим. Более того, если изменить направление магнитного поля, вращение меняет знак, что позволяет надёжно выделить его на фоне помех.
Этот фононный аналог эффекта Эйнштейна–де Хааза открывает путь к сверхчувствительным квантовым сенсорам и микроскопическим гироскопам. Работа углубляет понимание квантовой термодинамики и прокладывает дорогу к точным квантовым измерениям механического момента в двумерных материалах.
Если бы такой крошечный момент непрерывно действовал на винт размером с почтовую марку, то на поворот всего на один градус ушло бы около ста тысяч лет. Однако современные датчики, охлаждённые почти до абсолютного нуля, могут заметить его за доли секунды.