نشر فريق بحثي من كلية الفيزياء والفلك بجامعة سانت أندروز في المملكة المتحدة نتائج مهمة في مجلة Nature Physics، حيث تحققوا من خلال تجارب عالية الدقة من تنبؤات منحنى Bethe-Slater النظري الذي يعود إلى ما يقرب من قرن مضى. لا يؤكد هذا البحث النظريات الفيزيائية الأساسية فحسب، بل يفتح أيضًا آفاقًا جديدة لفهم العلاقة بين الخصائص المغناطيسية والهيكلية في المواد الكمومية.

استخدم الفريق تقنية المجهر النفقي الاستكشافي (STM) عند درجات حرارة منخفضة جدًا لمراقبة تأثير اقتران مغناطيسي مرن ملحوظ في مواد أكسيد المعادن الانتقالية. أُجريت التجارب في مختبر منخفض الاهتزازات تم تصميمه خصيصًا في جامعة سانت أندروز، والذي يعزل الاضطرابات الصوتية الخارجية، مما يضمن دقة قياس تصل إلى مستوى بضع مئات من الفيمتومتر (1 فيمتومتر = 10^-15 متر).

أبرز اكتشافات هذا البحث هو تأكيد صلاحية منحنى Bethe-Slater، الذي طُور في ثلاثينيات القرن العشرين لوصف السلوك المغناطيسي للمعادن العنصرية، في أنظمة أكسيد المعادن الانتقالية الأكثر تعقيدًا. هذا هو التأكيد الأول من نوعه في مثل هذه المواد.

كما تُعد الابتكارات في المنهجية البحثية جديرة بالملاحظة. طور الفريق تقنيات فريدة تتيح التحكم المستقل في قوة مغنطة سطح المادة دون التأثير على حالة المغنطة الكلية للمادة.

هذا البحث، الذي تم بالتعاون مع المجلس الوطني للبحوث الإيطالي (CNR-SPIN) وجامعة بون في ألمانيا، قد يؤدي إلى تطبيقات ثورية في عدة مجالات. أشار الفريق بشكل خاص إلى أن هذا الاكتشاف قد يُسهم في تطوير تقنيات تخزين بيانات جديدة تعتمد على القراءة الإلكترونية أو الهيكلية للحالات المغناطيسية. علاوة على ذلك، فإن الفهم العميق للتفاعل بين المغناطيسية والهيكلية سيوفر مرجعًا مهمًا لأبحاث ظواهر الكم مثل التوصيل الفائق عند درجات الحرارة العالية.