Почему магнитная струна звучит ниже, чем должна? ✛
Если натянуть струну сильнее, она зазвучит выше. Магнитные материалы ведут себя похоже: чем сильнее магнитное поле, тем быстрее колеблется их намагниченность. Но в кристалле оксида хрома частота росла медленнее, чем ожидалось.
Учёные из Токийского университета использовали импульсный магнит, который за тысячную долю секунды создавал поле до 30 тесла. Сквозь кристалл пропускали короткую вспышку терагерцового излучения и смотрели, какую частоту он поглощает. Эта частота и есть частота колебаний намагниченности.
Разница не зависела от температуры и от наклона образца. Значит, дело не в случайной ошибке. Похоже, сильное поле слегка сжимает или растягивает кристаллическую решётку, а та в ответ меняет магнитную жёсткость. Когда физики учли эту связь, расчёт совпал с экспериментом. Раньше поведение оксида хрома в таких сильных полях не изучали, потому что совместить импульсный магнит и сверхбыструю спектроскопию очень трудно. Теперь ясно, что для точных расчётов нужно учитывать, как поле деформирует кристалл.
Оксид хрома Cr₂O₃ — один из немногих материалов, где линейный магнитоэлектрический эффект был предсказан и подтверждён ещё в 1960-х годах. В данной работе поле 30 Т создаётся импульсом длительностью всего 1 мс, а терагерцовый импульс длится около 1 пс, то есть временное разрешение в миллиард раз лучше длительности поля.
В романе Артура Кларка «Конец детства» упоминаются материалы с необычными магнитными свойствами, но прямой аналогии с магнитоупругим резонансом нет. Скорее, тема перекликается с идеей «умных» материалов, которые меняют свои свойства под внешним воздействием, как в фантастике о самовосстанавливающихся конструкциях.