Američtí fyzici z Yale University a Los Alamos National Laboratory objevili speciální kovovou slitinu, jejíž vlastnosti se podobají superfluidům. Tato látka je druh rotujícího ledu, uvnitř kterého se objevují analogy kvantových vírů. Článek vědců byl publikován v časopise Nature Physics.
Spin led je látka, ve které se orientace magnetických momentů nabitých iontů podobá uspořádání atomů vodíku (protonů) ve vodním ledu. Když voda zamrzne, atomy uvnitř tetrahedrální buňky krystalu jsou uspořádány tak, že atom kyslíku jedné molekuly vody je obklopen čtyřmi protony. V tomto případě jsou dva protony dále než ostatní, protože patří do dvou dalších molekul vody. Podobně, v rotujícím ledu, magnetické momenty dvou iontů směřují dovnitř od čtyřstěnu a další dva - ven. V podstatě je točivý led tvořen malými nanomagnety.
Fyzici studovali typ rotujícího ledu tvořeného mřížkou Shakti. Umožňuje mnoho takových konfigurací magnetických momentů, při kterých je minimalizována interakce energie v buňkách. Některé konfigurace jsou však ve vzrušeném stavu a jejich vzhled v rotujícím ledu je nevyhnutelný. Výsledkem je geometrická frustrace - jev, ve kterém nelze celý systém úplně zamrznout (i při absolutní nule), protože nemá jediný základní stav. Toto chování je typické pro všechny rotační zmrzliny.
V průběhu studie vědci prováděli elektronovou mikroskopii s mikroemisíí (LEDEM) s rotačním ledem (PEEM) vyrobenou z permalloy, slitiny železa a niklu (Ni81Fe19). Ozařování vzorku rentgenovými paprsky umožnilo zaznamenat změny magnetických momentů, ke kterým dochází při klesající teplotě. Vzorek odstředivého ledu byl nejprve ochlazen z 290 Kelvinů (K) na 220 K a poté na 180 K a níže (1 K odpovídá -272,15 stupňů Celsia).
Ačkoli jiné typy rotujícího ledu přestavovaly své mříže se snižující se teplotou, aby dosáhly nejnižšího možného energetického stavu, ukázalo se, že mříž Shakti „uvízne“na určité úrovni. K tomu dochází, i když by rozsáhlá restrukturalizace systému mohla minimalizovat energii. Podle závěrů fyziků to naznačuje, že tento rotující led má globální topologické uspořádání a excitace jsou topologicky chráněna před rozptylem a přetrvávají po dlouhou dobu.
Topologicky uspořádané fáze byly dříve popsány pro kvantové mechanické systémy, které mohou nabývat různých stavů se stejnou energií (degenerované stavy). Jinými slovy, stabilní excitace v Shaktiho mřížce v jistém smyslu připomínají kvantové víry v superfluidech, které jsou také topologicky chráněny v důsledku degenerace pozemních stavů.