Soğuyan kristalde üç ayrı ölçü
Tungsten klorür kristalindeki elektronlar, sıradan bir pusula düzeninden daha karmaşık bir düzenlenme için aday. Spin ile yörünge hareketi birbirine bağlandığında elektronların yük dağılımı veya manyetik yapısı çok kutuplu bir düzen oluşturabilir. Tomohiro Takayama ve çalışma arkadaşlarının hakemli deneyinde başlangıç noktası bu fiziksel beklenti. Üç benzer bileşik soğutulduğunda ise beklenen uzun erimli manyetik düzenin işareti bulunmadı. Sezyumlu bileşik için önceki bir hesap yaklaşık 5,5 kelvinde düzenlenme öngörüyordu. Deney, bu beklentinin gerçek kristalde hangi koşullara bağlı olduğunu yeniden düşünmeye zorluyor.[1]
Sonuca giden yol tek bir algılayıcıdan geçmiyor. SPring-8’deki X ışını saçılması, tungstenin düşük enerjili elektronik durumlarını sınadı. Müon spin ölçümleri üç bileşikte 2 kelvine kadar durağan manyetik düzen veya spin camı işareti vermedi. Rubidyumlu tek kristalin ısı sığası ise 50 milikelvine kadar bir faz geçişi göstermedi. Son iki sıcaklık farklı deneylerin eriştiği sınırlar: ısı sığasının daha soğukta sessiz kalması, müon ölçümünün de o sıcaklığa indiği anlamına gelmiyor. Yine de bağımsız fiziksel yanıtlar aynı beklenen dönüşümün çevresini daraltıyor.[1]
Potasyumlu kristal bu karşılaştırmaya ölçülebilir bir karşılık veriyor. Yaklaşık 180 kelvinde kübik yapıdan tetragonal yapıya geçiyor; tungstenin çevresindeki klor düzeni uzayıp biçim değiştiriyor. Soğuk örnekte yaklaşık 80 milielektronvoltluk uyarılma görülmesi, bu bozulmanın manyetik olmayan tekil temel durumu seçtiği hesapla uyuşuyor. Böylece elektronik davranışa ulaşan somut bir mekanizma var: örgünün simetrisi değişince elektronların erişebileceği düşük enerjili durumlar da değişiyor. Aynı tungsten ve elektron sayısı, aynı temel durumu zorunlu kılmıyor.[1]
Ortalama yapıdaki yerel bozulma
Rubidyum ve sezyum örneklerinde ise büyük yapısal dönüşüm görülmüyor. Bazı Raman ve kırınım tepelerinin soğutmayla genişlemesi, ortalama kübik yapının altında yerel bozulmalara işaret ediyor. Ekip, oksijen bulaşması veya alkali iyon eksikliği gibi kusurların uzun erimli düzenlenmeyi engelleyebileceğini tartışıyor. Bu açıklama çekici, çünkü gerçek örneğin kusurları kuramsal ideal kristali değiştiriyor. Fakat örgü geometrisinin bazı etkileşimleri engellemesi ve elektronların örgü titreşimleriyle bağlaşması da olası açıklamalar. Genişleyen bir tepe, bu rakiplerin hangisinin baskın olduğunu henüz seçmiyor.[1]
Buradaki sessizliğin kuramsal değeri, hangi ölçünün neyi ayırabildiğinde yatıyor. X ışını deneyinin yaklaşık 120 milielektronvoltluk çözünürlüğü, kübik temel durum içinde beklenen daha küçük enerji ayrımını seçemedi. Bu ayrımın görünmemesi, ilgili düzeylerin yokluğuna karar vermeyi sağlamıyor. Manyetik dönüşümün bulunmaması daha güçlü bir sınır; fakat bütün çok kutuplu fizik olasılıklarını kapatmıyor. Ben bu sonucu, temiz kristal varsayımını deneyin gerçek yerel yapısıyla birlikte sınama gereği olarak okuyorum.[1]
Ayırt edici sonraki adım, daha düşük sıcaklıkta aynı ölçümü tekrarlamaktan daha belirli. Yerel yapıyı doğrudan inceleyen ölçümler, tepelerdeki genişlemenin hangi bozulmadan geldiğini gösterebilir. Daha az kusurlu örneklerde düzenlenmenin ortaya çıkıp çıkmadığını karşılaştırmak da kimyasal düzensizlik açıklamasını sınar. Yazarların önerdiği bu karşılaştırmalarda örnek temizlenmesine rağmen sessizlik sürerse, etkileşim dengesi ve örgü titreşimleri daha fazla ağırlık kazanır. Şimdiki deneyin katkısı, modelin aradığı düzeni gerçek kristalin ölçülmüş yapısına bağlayan bu dar ve uygulanabilir soruyu açması.[1]