Multiferoika a hledání elektrického dipólového momentu elektronu

Magnetoelektrická multiferoika jsou materiály, které zároveň vykazují magnetické a feroelektrické uspořádání. Teoreticky je v nich možné ovlivňovat magnetické domény elektrickým polem nebo feroelektrické domény magnetickým polem, proto jsou v poslední době intenzivně studované pro svoje možné aplikační využití ve stálých pamětech. V přírodě bohužel existuje jen málo multiferoik a většina z nich funguje jen při nízkých teplotách. V naší přednášce budeme demonstrovat nový způsob přípravy „umělých“ multiferoik ve formě ultratenkých vrstev s velkým mechanickým napětím od podložky. Ukážeme, že antiferomagnetický a paraelektrický EuTiO₃ se ve vrstvě stane vlivem mechanického napětí feromagnetikem a feroelektrikem. Takový systém by měl vykazovat silnou magnetoelektrickou vazbu využitelnou v pamětech.

Ve druhé části přednášky ukážeme, že silné vnitřní elektrické pole v multiferoikách je možné využít pro měření elektrického dipólového momentu (EDM) elektronu. Jeho velikost by podle standardního modelu částic měla být 10^-40 e.cm. V poslední době se ukazuje, že spontánní narušení CP (charge - parity) symetrie je mnohem větší než vyplývá ze standardního modelu, a proto je třeba tento model upřesnit. Nové částicové teorie předpovídají EDM elektronu o 8 až 12 řádů vyšší. Fyzici se snaží měřit dipólový moment elektronu už 40 let, ale zatím dosáhli citlivosti jen 10^-27 e.cm. V multiferoickém Eu_0.5Ba_0.5TiO₃ by měla být citlivost o řád vyšší, tedy už v oblasti předpověděných velikostí EDM. Pokud se tato veličina podaří změřit, bude možné upřesnit částicové teorie vysvětlující spontánní narušení CP symetrie, což by mělo dalekosáhlý vliv i na moderní kosmologické teorie.