Do pojawiania się wspomnianych zmian prowadzą różnice natężenia zewnętrznego pola magnetycznego. Samo zjawisko zostało natomiast nazwane na cześć Heinricha Barkhausena, który w 1919 roku zademonstrował je w praktyce. Aby tego dokonać owinął cewkę wokół materiału magnetycznego, a następnie podłączył ją do głośnika. W takich okolicznościach udowodnił, że opisywane skoki magnetyzmu da się usłyszeć. Obecnie określa się to mianem szumu Barkhausena.
Czytaj też: Obliczenia kwantowe w wyjątkowo wysokiej temperaturze. To kluczowy krok dla tej technologii
Ponad sto lat później tematem zainteresowali się naukowcy z Caltech, którzy wyciągnięte na podstawie eksperymentów wnioski zaprezentowali na łamach Proceedings of the National Academy of Sciences. Najważniejszą informacją płynącą z przytoczonej publikacji jest to, że szum Barkhausena może pojawiać się nie tylko za sprawą zwyczajowo stosowanych narzędzi. Do jego powstania można użyć także zjawisk wynikających z mechaniki kwantowej.
Skąd w ogóle nawiązanie do lawiny magnetycznej? Chodzi o ustawianie spinów magnetycznych na skutek przyłożenia pola magnetycznego. W takich okolicznościach tzw. domeny wpływają na inne znajdujące się w pobliżu. Postępuje kaskadowa zmiana co może przywodzić na myśl postępującą lawinę. O ile początkowo wystarczy niewielkich rozmiarów bryła, aby zapoczątkować ten efekt, tak z czasem osuwającej się masy śniegu i lodu jest zdecydowanie więcej.
Dzięki ostatnim eksperymentom naukowcy potwierdzili, że lawina magnetyczna może wystąpić dzięki efektom kwantowym
Dzięki postępom poczynionym w ostatnim czasie przez naukowców ze Stanów Zjednoczonych szum Barkhausena mógłby doprowadzić do osiągnięcia praktycznych korzyści. Mówi się przede wszystkim o projektowaniu znacznie bardziej zaawansowanych czujników oraz elektroniki. To ze względu na fakt, iż prowadzone eksperymenty dotyczyły materiałów kwantowych.
W tym celu członkowie zespołu badawczego wykorzystali tunelowanie kwantowe, dzięki któremu proces ustawiania spinów magnetycznych zachodził w sposób mechaniczno-kwantowy. Tunelowanie sprawia, iż cząsteczki mogą przechodzić na drugą stronę granicy energetycznej bez “przeskakiwania” nad nią. Stosując nieco bardziej życiowe porównanie, moglibyśmy sobie wyobrazić piłkę golfową dostająca się na drugą stronę wzgórza – ale nie górą, lecz przez jego środek.
Czytaj też: Wysłali wiadomość z wykorzystaniem magnetyzmu. To pierwszy taki wyczyn w historii!
Eksperymenty obejmowały materiał znany jako fluorek litowo-holmowo-itrowy który został schłodzony do temperatury bliskiej zeru absolutnemu. Później naukowcy owinęli wokół niego cewkę, przyłożyli pole magnetyczne i zmierzyli krótkie skoki napięcia. Przywodzi to na myśl okoliczności, w jakich działał Barkhausen ponad sto lat wcześniej. Skoki napięcia są związane ze zmianą orientacji magnetycznej przez spiny elektronów. Towarzyszący temu szum Barkhausena potwierdził natomiast, że do pojawienia się lawiny magnetycznej doprowadziły efekty kwantowe.