Porozumieť týmto javom sa dá len pomocou kvantovej fyziky. V nízkoteplotných laboratóriách Ústavu fyzikálnych vied našej fakulty sa experimentálne skúmajú makroskopické prejavy kvantových zákonitostí v rôznych systémoch. Tento výskum, aj keď je čisto fundamentálneho charakteru, skrýva v sebe aj perspektívu praktických aplikácií, ako napríklad vývoj kvantových počítačov, nových typov záznamových médií, vývoj alternatívnych chladiacich metód pre aplikácie v kozmickom priemysle, atď.
črtou súčasnej fyziky je hľadanie analógií, ktoré umožňujú opísať dva alebo viac, na prvý pohľad úplne odlišných fyzikálnych javov, príp. objektov, tými istými fyzikálnymi modelmi. Môžeme spomenúť analógie, ako napr. súvislosť medzi vznikom vĺn tsunami pri morskom zemetrasení a vznikom silne vzbudených stavov (tzv. nelineárnych excitácií) v nízkorozmerných magnetických systémoch (tj. systémoch, v ktorých je magnetická interakcia dominantná iba v jednom alebo dvoch smeroch). Tak by sme mohli pokračovať vo vymenúvaní ďalších analógií, ktoré nám napovedajú, že výskum v oblasti nízkych teplôt poskytuje relatívne jednoduché a finančne nie veľmi náročné „experimentálne laboratórium kvantovej fyziky“.
Ďalším fyzikálnym problémom, ktorý sa rieši na našom pracovisku, je jav frustrácie. Tento pojem asi nie je potrebné vysvetľovať, pretože stav frustrácie zažil asi každý z nás a tak si asi vieme predstaviť, čo zažíva geometricky frustrovaný magnet, ktorý je plný protikladov, v dôsledku čoho nie je schopný nájsť pocit uspokojenia, t.j. stav s minimálnou energiou. Prototypom geometricky frustrovaného systému, ktorý sa začal študovať už dávno, je trojuholníková magnetická mriežka. Teoretici prichádzajú s novými modelovými systémami a exotickými predpoveďami, vyžadujúcimi ich verifikáciu hľadaním takýchto systémov v reálnych materiáloch. Na to je potrebná tesná spolupráca teoretických a experimentálnych fyzikov, chemikov a materiálových inžinierov. Tu by sme opäť mohli zájsť do analógií, napr. tzv. spinové ľady majú formálne rovnaké vlastnosti ako obyčajný ľad, na ktorom v zime padáme, až na to, že ten obyčajný ľad je frustrovaný preto, lebo sa v ňom vodíkové atómy nevedia poriadne usporiadať ani pri teplote absolútnej nuly (na to už prišli vedci takmer pred 100 rokmi), ale v tých našich spinových ľadoch sa zas rovnako nešikovne nevedia usporiadať magnetické momenty. Experimenty na našom pracovisku nám ukazujú, že tieto spinové ľady asi nie sú až tak veľmi zamrznuté a vieme ich „roztopiť“ magnetickým poľom.
Ďalšiou zaujímavou fyzikálnou problematikou, ktorá sa rieši na našom pracovisku, je pochopenie významu vodíkových väzieb, ktoré sprostredkujú magnetickú interakciu v nízkorozmerných magnetických systémoch, ale majú tiež nesmierny význam aj v živej prírode.
Celý tento náročný výskumný program má silne interdisciplinárny charakter. Svedčí o tom dobre rozbehnutá spolupráca a vzájomné porozumenie teoretických a experimentálnych fyzikov, teoretických a experimentálnych chemikov, ktorí sú pod vedením Prof. Alexandra Fehera združení vo veľkom vedeckom projekte na úrovni celého Slovenska. Študenti magisterského a doktorandského štúdia, ktorí pracujú v našej skupine, majú možnosť absolvovať študijné pobyty aj na partnerských pracoviskách v zahraničí. Vzhľadom na to, že naša „nízkoteplotná komunita“ je otvorený systém, čo znamená, že počet mladých výskumníkov z radov študentov ešte nie je v bode saturácie, pozývame vás k precíteniu vzrušenia z dobrodružného poznávania kvantového sveta!