Thomas Dalton
0 
2143
591
Naukowcy odkryli zupełnie nowy rodzaj magnesu ukrytego w związku uranu.
Związek, USb2 (związek uranu i antymonu), tak zwany magnes „singletowy”, jest nowatorski, ponieważ generuje magnetyzm w zupełnie inny sposób niż jakikolwiek inny magnes znany naukowcom.
Elektrony, które są ujemnie naładowanymi cząsteczkami, generują swoje własne maleńkie pola magnetyczne. Pola te mają bieguny „północny” i „południowy”, co jest konsekwencją właściwości mechaniki kwantowej zwanej spinem. W większości obiektów te pola magnetyczne kierują się w przypadkowych kierunkach, znosząc się nawzajem. (Dlatego twoje ciało nie jest gigantycznym magnesem.) Ale w niektórych materiałach te pola są wyrównane. Kiedy tak się dzieje, tworzą pole magnetyczne wystarczająco silne, aby na przykład przesunąć wiązkę żelaznego opiłki lub spowodować, że kompas wskaże północ.
Prawie każdy znany magnes we wszechświecie działa w ten sposób, od magnesów w twojej lodówce i maszynach MRI po magnetyzm samej planety Ziemia. [7 dziwnych faktów o kwarkach]
Ale nowo odkryty magnes oparty na singlecie działa w zupełnie inny sposób.
USb2 jest jak wiele innych substancji, ponieważ elektrony w nim zawarte nie mają tendencji do kierowania swoich pól magnetycznych w tym samym kierunku, więc nie mogą generować magnetyzmu poprzez łączną siłę pola magnetycznego.
Jednak elektrony w USb2 mogą współpracować, tworząc obiekty kwantowo-mechaniczne zwane „ekscytonami spinowymi”.
Ekscytony spinowe nie przypominają zwykłych cząstek, o których nauczyłeś się na lekcjach fizyki i chemii: elektronów, protonów, neutronów, fotonów itp. Zamiast tego są to kwazicząstki, cząstki, które nie są dyskretnymi obiektami w naszym wszechświecie, ale zachowują się tak, jak są..
Ekscytony spinowe wyłaniają się z interakcji grup elektronów, a kiedy się formują, powstaje pole magnetyczne.
Zgodnie z oświadczeniem naukowców odpowiedzialnych za odkrycie USb2, fizycy od dawna podejrzewali, że grupy ekscytonów spinowych mogą skupiać się razem z ich polami magnetycznymi zorientowanymi w ten sam sposób. Nazwali ten efekt magnetyzmem „singletowym”. Zjawisko to zostało wcześniej udowodnione w krótkich, delikatnych błyskach w ultrazimnych warunkach eksperymentalnych, gdzie dziwna fizyka mechaniki kwantowej jest często wyraźniejsza.
Teraz fizycy po raz pierwszy pokazali, że ten rodzaj magnesu może stabilnie istnieć poza super-chłodnymi środowiskami.
W złożonym USb2 pola magnetyczne tworzą się błyskawicznie i znikają prawie tak szybko, jak donoszą naukowcy w artykule opublikowanym 7 lutego w czasopiśmie Nature Communications..
W normalnych warunkach momenty magnetyczne w sztabie żelaza wyrównują się stopniowo, bez ostrych przejść między stanami namagnesowanymi i niemagnetyzowanymi. W magnesach singletowych skok między stanami jest ostrzejszy. Ekscytony spinowe, zwykle obiekty tymczasowe, stają się stabilne, gdy skupiają się razem. A kiedy te klastry się formują, zaczynają kaskadę. Jak kostki domina opadające na miejsce, ekscytony spinowe wypełniają całą substancję bardzo szybko i nagle i wyrównują się ze sobą.
Wydaje się, że to właśnie dzieje się w USb2.
Zaletą tego rodzaju magnesów, napisali naukowcy w swoim oświadczeniu, jest to, że przełącza się między stanami namagnesowanymi i niemagnetyzowanymi znacznie łatwiej niż zwykłe magnesy. Biorąc pod uwagę, że wiele komputerów polega na przełączaniu magnesów tam iz powrotem w celu przechowywania informacji, możliwe jest, że pewnego dnia urządzenia oparte na singletach będą działać znacznie wydajniej niż konwencjonalne konfiguracje magnetyczne.
- 9 największych nierozwiązanych tajemnic fizyki
- Co to jest? Odpowiedzi na pytania dotyczące fizyki
- Twisted Physics: 7 oszałamiających wniosków
Pierwotnie opublikowano w dniu .