Amerikas fiziķi no Jēlas universitātes un Los Alamosas Nacionālās laboratorijas ir atklājuši īpašu metāla sakausējumu, kura īpašības atgādina superfluīdus. Šī viela ir sava veida spin ledus, kuras iekšpusē parādās kvantu virpuļu analogi. Zinātnieku raksts tika publicēts žurnālā Nature Physics.
Spin ledus ir viela, kurā uzlādēto jonu magnētisko momentu orientācija atgādina ūdeņraža atomu (protonu) izvietojumu ūdens ledus. Ūdenim sasalstot, atomi kristāla tetraedriskās šūnas iekšpusē ir izvietoti tā, lai vienas ūdens molekulas skābekļa atomu ieskauj četri protoni. Šajā gadījumā divi protoni ir tālāki nekā citi, jo tie pieder pie divām citām ūdens molekulām. Tāpat spin ledus laikā divu jonu magnētiskie momenti ir vērsti uz iekšu no tetraedra, bet pārējie divi - uz āru. Būtībā spin ledus veido niecīgi nanomagneti.
Fiziķi ir pētījuši spin ledus veidu, ko veido Shakti režģis. Tas ļauj daudzām šādām magnētisko momentu konfigurācijām, kurās mijiedarbības enerģija šūnās tiek samazināta līdz minimumam. Tomēr dažas konfigurācijas ir satrauktā stāvoklī, un to parādīšanās spin ledus ir neizbēgama. Tā rezultātā notiek ģeometriska vilšanās - parādība, kurā visu sistēmu nevar pilnībā sasaldēt (pat pie absolūtas nulles), jo tai nav viena bāzes stāvokļa. Šāda izturēšanās ir raksturīga visiem spin ledus veidiem.
Pētījuma laikā zinātnieki veica spin ledus fotoemissijas elektronu mikroskopiju (PEEM), kas izgatavota no permalloy, dzelzs un niķeļa sakausējuma (Ni81Fe19). Parauga apstarošana ar rentgena stariem ļāva reģistrēt izmaiņas magnētiskajos momentos, kas notiek, pazeminoties temperatūrai. Spin ledus paraugu vispirms atdzesēja no 290 Kelvina (K) līdz 220 K, pēc tam līdz 180 K un zemāk (1 K atbilst -272,15 grādiem pēc Celsija).
Kaut arī citi spin ledus veidi atjauno režģus ar temperatūras pazemināšanos, lai sasniegtu pēc iespējas zemāku enerģijas stāvokli, izrādījās, ka Shakti režģis noteiktā līmenī "iestrēgst". Tas notiek pat tad, ja liela mēroga sistēmas pārstrukturēšana varētu samazināt enerģiju. Saskaņā ar fiziķu secinājumiem, tas norāda, ka šim spin ledam ir globāla topoloģiskā secība, un ierosmes topoloģiski ir pasargātas no izkliedes un ilgstoši saglabājas.
Topoloģiski sakārtotas fāzes iepriekš tika aprakstītas kvantu mehāniskām sistēmām, kuras var uzņemties dažādus stāvokļus ar vienu un to pašu enerģiju (deģenerācijas stāvokļi). Citiem vārdiem sakot, stabili ierosinājumi Shakti režģī savā ziņā atgādina kvantu virpuļus superšķidrumos, kas ir arī topoloģiski aizsargāti pamatstāvokļu deģenerācijas dēļ.