科学家们发现了一种先前未知的磁性形式，推翻了超过一个世纪以来对磁性行为的理解。这一被称为替代磁性（altermagnetism）的发现揭示了共线磁性的一种第三种基本类别，并为量子材料、高级电子技术和未来计算技术开辟了新的可能性。三位负责该突破的物理学家被授予2026年欧物理奖，这是一项在凝聚态物理学领域最具声望的欧洲荣誉之一。欧洲物理学会（EPS）凝聚态分部选中了美因兹大学（JGU）的哈伊罗·西诺瓦教授、利博尔·施梅伊卡尔博士和托马斯·尤翰维奇教授，以表彰他们在建立替代磁性作为一种与铁磁性和反铁磁性并列的独特磁性秩序方面的工作。“这项奖项认可了一个挑战凝聚态物理学中最既定范式的基础发现，”美因兹大学自旋现象跨学科中心（SPICE）主任哈伊罗·西诺瓦教授说。“发现一个全新的磁相已被隐藏了超过一百年，表明即使是最成熟的科学领域仍然可以揭示出根本的惊喜。”这一突破源于西诺瓦教授在美因兹大学的研究小组与尤汉维奇教授在布拉格捷克科学院物理研究所的团队之间多年的合作。施梅伊卡尔也保持着在布拉格的关联，他在2016年至2024年间在美因兹待了八年，最初进行博士研究，后来在西诺瓦的小组中工作，担任博士后科学家。在这一期间，施梅伊卡尔在发展替代磁性的理论框架方面发挥了主导作用。研究人员通过将先进的对称性数学方法与自旋电子学结合，这一领域研究如何利用电子自旋用于电子设备，从而识别出一种之前未被认识的磁行为模式。他们的预言很快吸引了全球的实验团队。对多种材料的电子性能和电输运的测量为新的磁性分类提供了支持证据。自此，替代磁性已发展成为凝聚态物理学中最活跃的研究领域之一，研究工作在欧洲、北美和亚洲不断扩展。第三种磁性形式重写物理学 在过去100多年里，物理学家一般将共线磁体分为两种基本类别：铁磁体和反铁磁体。铁磁体具有整体的磁性排列，产生净磁化。这些材料对今天许多磁性存储技术至关重要。在常规反铁磁体中，相对的磁矩相互抵消，不留有整体的磁化，产生与铁磁体截然不同的电子行为。替代磁性则引入了一种令人惊讶的第三种可能性。与反铁磁体类似，替代磁体具有抵消的磁矩，导致没有净磁化。然而，它们的电子可以展示出以前与铁磁体相关联的特性。这种不寻常的组合使得替代磁体能够在强极化电子自旋的条件下支持电流，同时展现出极其快速的磁动力学。这些特征可能使它们对新一代自旋电子设备有价值，可能推进未来信息技术的速度和能力。其重要性远超电子学。替代磁性代表了一类先前未被认识的物质对称性类别，揭示了与现代物理学多个主要领域之间意想不到的联系，包括拓扑现象、非常规超导性以及电子之间强相互作用的量子材料。科学家们如何发现替代磁性 走向这一发现的道路始于对电流在磁性材料中移动的异常方式的理论研究。在早期进展中，预测了晶体异常霍尔效应，一种涉及某些晶体结构中的电输运现象。最初，这些意外行为可能看起来像是个别材料的异常特征。然而，研究人员最终认识到这些现象由更广泛的原则连接，这涉及电子自旋的对称性。这些材料并不是对既定磁性行为的孤立例外，而是属于一种完全不同的磁性类别。2022年，团队发布了替代磁性的全面对称性分类，并确定了数百种可能表现出这种特性的材料，这是一个重要的里程碑。实验物理学家随后利用几种互补的方法测试了这些预测，包括角分辨光电子能谱（ARPES），这一方法揭示了...