Кристалл хенмилита, похожий на слоёный пирог из меди и бора, ведёт себя как лестница: спины меди выстроены в две параллельные линии, соединённые перекладинами. При очень низких температурах эти спины не застывают в обычный магнитный порядок, а образуют особое квантовое состояние — как толпа людей, которая не может договориться, куда идти, и топчется на месте, но при этом все связаны невидимыми нитями.
В новом эксперименте физики приложили к хенмилиту крошечное магнитное поле — всего 0,17 тесла, это слабее, чем поле магнитика на дверце холодильника. При этом поле спиновые возбуждения, называемые триплонами, внезапно «сконденсировались»: множество частиц слились в единую квантовую волну, как капли воды, собирающиеся в одну лужу. Это первый случай, когда такое удалось сделать в лестничной структуре, а не в простых димерах.
Измерения тепла, магнитной деформации и рассеяния нейтронов показали: прежняя гипотеза о магнитном порядке при нулевом поле была ошибкой. Вместо этого хенмилит остаётся квантово-разупорядоченным, а слабая аномалия при низкой температуре — это не переход в порядок, а плавный кроссовер между двумя разупорядоченными состояниями.
Это открытие даёт новый инструмент для точной настройки квантовых состояний: меняя поле от нуля до 8,2 тесла, можно плавно провести систему через квантовую критическую точку. Хенмилит становится платформой, где квантовые флуктуации доминируют, и это шаг к управляемым квантовым материалам будущего.
Температура, при которой наблюдается конденсация триплонов, — около одного кельвина, то есть всего на один градус выше абсолютного нуля. Для сравнения: температура жидкого гелия, где впервые увидели сверхтекучесть, — 2,17 кельвина.