Скрытый магнетизм ядер объяснил загадочный избыток гамма-лучей

Атомные ядра сами по себе обладают магнитным моментом — спиновым и орбитальным угловым моментом нуклонов создаёт крошечное магнитное поле. В упорядоченных магнитных материалах ядерные спины также могут выстраиваться коллективно — явление, называемое ядерным магнитным порядком. Исследовать его традиционными средствами — рентгеноструктурным анализом или нейтронным рассеянием — крайне сложно из-за ничтожной интенсивности ядерного сигнала на фоне электронного. Новое исследование из DESY (Германия), описанное на Phys.org, предлагает нетривиальный инструмент: жёсткие рентгеновские и гамма-лучи, настроенные на ядерный резонанс.

Явление ядерного резонансного рассеяния (ЯРР, или Мёссбауэр-спектроскопия в расширенном смысле) известно давно: ядра определённых изотопов способны резонансно поглощать и переизлучать гамма-кванты с очень специфичными энергиями. Ранее этот метод применялся преимущественно в режиме поглощения. Команда из DESY адаптировала его для рассеивающей геометрии с использованием ускорительного источника жёсткого рентгена, что позволило работать со структурно упорядоченными образцами.

В экспериментах с изотопом ⁵⁷Fe в различных железосодержащих соединениях удалось зарегистрировать сигналы рассеяния, специфичные для ядерного магнитного порядка — отдельно от сигнала электронных спинов.

Метод позволяет: различать ядерный и электронный магнитные вклады в упорядоченных материалах; изучать ядерный магнетизм при экстремальных условиях давления и температуры; потенциально работать с тонкими плёнками и гетероструктурами.

Ранее pronedra.ru писал о управлении током в полупроводнике.