当物理学家通过沮丧的磁铁发射中子时，粒子以特征图案喷射到另一侧。设计的出现是因为即使在低温下，受抑制金属中的原子也会相互振荡。一种独特的图案，称为“夹点”，类似蝴蝶结，在旋转液体世界中广受好评。夹点通常伴随着被称为“半月形”的无名新月形态，但是关联这些现象的物理学从未得到澄清。

现在，冲绳科学技术研究生院(OIST)的研究人员已经发现，夹点和半月是同一个 - 只是在不同能量水平下相同物理学的签名。他们统一的理论，发表于2018年10月12日，作为物理评论B快速通信，是第一个解释驱动经常配对现象的基础物理学。“理论本身很简单，”OIST的量子物质理论部研究生，研究的第一作者韩燕说。“根据同样的理论，给你低能量的关键点，你可以计算出更高能量时会发生什么 - 然后你得到一对半卫星。”

如果放大靠近沮丧的磁铁，构成材料的每个原子似乎都会不规则地旋转。然而，实际上，这些原子参与了一个精美协调的舞蹈，彼此及时地转动，以便它们的磁力拉动最终抵消。这种芭蕾很难直接观察，相反，物理学家会寻找表现正在发生的明显线索。

一种称为中子散射的实验技术使科学家能够收集这些线索。中子不带电荷，但它们确实充当了磁性的局部来源。单个原子也可以作为微小的磁铁，具有自己的北极和南极。当通过材料发出嗖嗖声时，中子的速度和方向被它所经过的原子抛弃，因此它是“分散的”。散射的模式告诉物理学家原子在材料中的行为。例如，如果中子散射得更厉害，物理学家推断材料中的原子是随机排列的。如果中子散布在标志性的蝴蝶结中，他们会推断原子是串联旋转的，就像它们在沮丧的磁铁中一样。

当相同数量的原子磁体或“旋转”指向“向外”指向受抑制磁体的任何区域中的“进入”时，出现夹点。这种平衡使材料具有非磁性并使其保持在最低能量水平。当受挫的磁铁具有超过该最小水平的能量时，会出现半月，因此违反了需要等量旋转的局部守恒定律。本质上，半卫星是在曲线上设定的夹点。曲率越大，违规越强，系统使用的能量越多。OIST的研究人员在他们的计算中发现了这种关系，后来又进行了测试。

研究人员在模拟系统中测试了他们的统一理论，其中可以一起观察夹点和半月，称为kagome晶格上的海森堡反铁磁体。他们还将他们的方程应用于最近对受抑制的磁体Nd2Zr2O7的观察，并发现他们的理论也解释了两种模式在应用中的外观。

“捏点和半月来自相同的基础物理学 - 一个来自尊重当地的守恒定律而另一个来自违反它，”Yan说。“当你把它们放在一起时，它们形成了整体现象学的全貌。”在未来，半月和夹点的统一理论应该在理论和应用物理学中证明是有用的，也许可以超越。“从某种观点来看，每个凝聚态物质系统本身就是一个不同的宇宙，”严说。“用自己奇怪的自然法则找到这些宇宙是一种极大的求知欲，但它也与日常生活有关。人们正试图找出这些小宇宙中特别有用的法则，以便我们可以利用它们来发挥我们的优势。 “