Pulsa laser dan berkas neutron mengungkap dalam material magnetik sebuah keadaan kuantum yang melanggar aturan keseimbangan terperinci yang lazim dan tetap bertahan pada energi rendah alih-alih cepat menghilang.
Para peneliti dari Laboratorium Nasional Oak Ridge (ORNL) Departemen Energi Amerika Serikat bersama rekan-rekan melakukan eksperimen pada material tempat kuasipartikel kuantum — magnon — bertanggung jawab atas sifat magnetik. Mereka menggunakan pulsa laser cepat untuk mengeluarkan sistem dari kesetimbangan, lalu menerapkan hamburan neutron pada sumber Spallation Neutron Source di ORNL untuk mempelajari gambaran mikroskopis secara terperinci. Hasil yang diterbitkan dalam Nature Communications pada November tahun 2026 menunjukkan pelanggaran keseimbangan terperinci: dalam keadaan biasa energi diserap dan dipancarkan secara simetris, tetapi di bawah pengaruh laser sinyal neutron menjadi asimetris, dengan kelebihan hanya pada satu arah.
Yang paling tak terduga adalah keadaan itu ternyata berumur panjang. Kelebihan magnon tidak menghilang dengan cepat seperti pada pemanasan jangka pendek, melainkan dipertahankan oleh pulsa laser berkala, membentuk keadaan tak setimbang yang stabil. Bayangkan aliran partikel yang alih-alih kembali ke belakang, terus bergerak ke satu arah, seperti jalan satu arah tempat pergerakan tidak diimbangi oleh arus berlawanan.
Tim yang dipimpin oleh Chengyun Hua, termasuk Barry Winn dan Alan Tennant, menghabiskan bertahun-tahun mengembangkan infrastruktur khusus untuk pengukuran semacam itu. Sebelumnya belum ada yang menyelidiki pelanggaran keseimbangan terperinci secara langsung dalam medium terkondensasi, dan eksperimen ini mengonfirmasi prediksi teoretis dalam praktik.
Penemuan ini menciptakan platform untuk mempelajari sistem kuantum jauh dari kesetimbangan secara waktu nyata. Penemuan ini membantu memahami cara mengendalikan material magnetik untuk teknologi kuantum, mengurangi kehilangan informasi saat transmisi dan meningkatkan perangkat memori. Metode ini juga menetapkan standar baru untuk hamburan neutron saat material diberi pengaruh aktif.
Hasil yang diterbitkan dalam Nature Communications memberikan landasan eksperimental bagi penelitian masa depan tentang material kuantum dan penerapannya dalam teknologi informasi.
