Υπάρχουν μαγευτικά σχήματα κρυμμένα σε μαγνητικά πεδία.
Δεν είναι φτιαγμένα από πράγματα με τον τρόπο που είναι ένα αστραπή ή μια δέσμη φωτός. Ένα μπουλόνι φωτισμού φέρει μια αρκετά καθορισμένη ομάδα ηλεκτρονίων από τον ουρανό μέχρι το έδαφος. Η ηλιοφάνεια που χτυπά το πρόσωπό σας αποτελείται κυρίως από τα ίδια φωτόνια που ταξίδευαν σε εκατομμύρια μίλια από τον ήλιο.
Αλλά τα μαγνητικά πεδία περιέχουν πράγματα που ονομάζονται skymoons που είναι διαφορετικά από τα ηλεκτρόνια και τα φωτόνια. ένα skyrmion είναι ένας κόμβος γραμμών μαγνητικού πεδίου που στροβιλίζονται γύρω από τον άλλο. Καθώς μετατοπίζεται από το ένα σημείο στο άλλο, ένα skyrmion ξεκινάει εκ νέου από τις γραμμές μαγνητικού πεδίου που είναι ήδη εκεί. Ο κόμπος συγκρατείται μαζί επειδή οι γραμμές μαγνητικού πεδίου αντιστέκονται στο πέρασμα μεταξύ τους. Έτσι, ενώ τα skymorions είναι απίστευτα και διαφορετικά από τα αντικείμενα που συνηθίζουμε να σκεφτόμαστε, λειτουργούν σαν πιο απτά πράγματα.
Οι φυσικοί ονομάζουν τα "quasiparticles" αυτά τα skymorions και υποψιάζονται ότι θα μπορούσαν να εξηγήσουν τα φαινόμενα τόσο διαφορετικά όσο η αστραπιαία σφαίρα και η πυρηνική δομή ενός ατόμου. Τώρα, σε μια νέα δημοσίευση, οι ερευνητές έδειξαν ότι τα οστράκια μπορούν να γεμιστούν μεταξύ τους, παίρνοντας ένα εντελώς νέο σχήμα. Αυτές οι "φουσκωμένες" τσάντες από σκοινί είναι συναρπαστικά αντικείμενα, αλλά τα περίεργα πράγματα μπορεί να είναι χρήσιμα και για φουτουριστικό υπολογισμό, λένε οι ερευνητές.
Γεμίστε τα σε μια τσάντα
Η ομάδα αποκάλυψε τις σάκους σκωρίας σε ένα έγγραφο που δημοσιεύθηκε την 1η Απριλίου στο περιοδικό Nature Physics. Το αποτέλεσμα βασίζεται σε μια βασική ομοιότητα μεταξύ των φαινομενικών quasiparticles και της στερεάς ύλης: την ύπαρξη αντι-σωματιδίων.
Ακριβώς όπως τα πρωτόνια έχουν αντίστοιχα αντιπρωτόνια που εξολοθρεύονται μεταξύ τους όταν έρχονται σε επαφή μεταξύ τους, τα skyrmions έχουν αντιπληθωριστικά.
"Ένα αντιχρυμματικό είναι ένα skyrmion όπου όλοι οι αριθμοί αντιστρέφονται", δήλωσε ο David Foster, φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Birmingham στην Αγγλία και ένας από τους κύριους συντάκτες της νέας μελέτης.
Έτσι, αν μια γραμμή μαγνητικού πεδίου δείχνει προς βορρά σε ένα skyrmion, θα έδειχνε νότια σε ένα αντι-ψευδο. Αλλά οι αντιχρίτσες και τα ψαροταβέρνα αντιδρούν δυναμικά το ένα το άλλο. Αυτό αποδείχθηκε ότι είναι το κλειδί για την κατασκευή σάκκων σκωρίας, ανέφεραν οι ερευνητές.
«Εάν πάρω ένα σκοινί και το τεντώσω λίγο και παίρνω ένα αντι-ψύλλωμα και το τοποθετώ στο κέντρο του ... δεν θα εξοντωθούν. Είναι μια σταθερή κατασκευή», δήλωσε ο Foster στην Live Science.
Επιπλέον, οι ερευνητές συνειδητοποίησαν ότι, αφού το τέντωμα ενός σκοινιού έχει τεντωθεί, μπορείτε να γεμίσετε ακόμα περισσότερα αντιχρίσματα στο εσωτερικό του.
Και αυτή η συνειδητοποίηση, δήλωσε ο Φόστερ, άνοιξε ξανά την πόρτα σε μια έξι χρονών ιδέα για να θέσει σε λειτουργία τα skyrmions.
Αποθήκευση Skyrmion
Πίσω το 2013, ένα τρίο ερευνητών πρότεινε μια θεωρητική "συσκευή μνήμης skyramion μνήμης" στο περιοδικό Nature Nanotechnology.
Η ιδέα ήταν ότι τα μικρά μαγνητικά μοτίβα θα μπορούσαν να προσφέρουν λύση σε ένα βασικό πρόβλημα στον σχεδιασμό υπολογιστών: την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας.
"Αν σκεφτείτε ένα παλιομοδίτικο σκληρό δίσκο, το οποίο είναι ένα είδος περιστρεφόμενου δίσκου, χρειάζεται πολλή δύναμη", δήλωσε ο Foster.
Οι ερευνητές του 2013 που πρότειναν την αντικατάσταση χαμηλής ισχύος θα επωφεληθούν από το γεγονός ότι ένα πολύ μικρό ρεύμα προκαλεί σκιές σε μαγνητική επιφάνεια για να πετάξει γρήγορα.
Ίσως, οι ερευνητές αυτοί πρότειναν, αν πήρατε μια μακρά, λεπτή λωρίδα μαγνητικού υλικού (το αγωνιστικό κομμάτι) και το φορτώσατε με skymoons, θα μπορούσατε να κωδικοποιήσετε δεδομένα στο μαγνητικό υλικό στα κενά μεταξύ των quasiparticles. Ένας μαγνητικός αναγνώστης θα μπορούσε να ερμηνεύσει ένα μεγάλο διάκενο μεταξύ skymorions ως δυαδικό 1 και ένα σύντομο χάσμα ως δυαδικό 0, για παράδειγμα.
Για να ανακτήσει τα αποθηκευμένα δεδομένα, τότε, ένα ηλεκτρικό ρεύμα θα μπορούσε να ωθήσει τα skyrmions να σκοντάφτουν μπροστά και πίσω κάτω από έναν μαγνητικό αναγνώστη. Παίρνει πολύ λίγη δύναμη για να μετακινεί τα οδοιπορικά μπροστά και πίσω κατά μήκος μιας μαγνητικής επιφάνειας, οπότε η προκύπτουσα συσκευή θα μπορούσε να είναι πολύ αποδοτική.
Αλλά η ιδέα είχε μερικά βασικά προβλήματα, είπε ο Foster. Ενώ τα οστράκια είναι αρκετά σταθερά, τα κενά μεταξύ τους δεν είναι. Με την πάροδο του χρόνου, οι ατέλειες στις μαγνητικές ταινίες θα διαταράσσουν τα δεδομένα, καθώς τα skyrmions κινήθηκαν εμπρός και πίσω.
"Έρχονται τα αδρανειακά μαγνητικά πεδία. Και αυτό είναι σαν τα χτυπήματα ταχύτητας που εμφανίζονται και εξαφανίζονται και με αυτά τα κενά που εμφανίζονται και εξαφανίζονται, τα κενά ανάμεσα στη θέλησή σας έχουν χαθεί», δήλωσε ο Foster.
Πώς τσάντες θα μπορούσαν να λύσουν το πρόβλημα
Το πραγματικά ενδιαφέρον πράγμα εδώ, Foster είπε, είναι ότι οι σάκοι skyrmion δεν χάνουν αντιπληθυσμούς με την πάροδο του χρόνου ή όταν περνούν πάνω από μαγνητικά "χτυπήματα ταχύτητας".
Βάλτε μια δέσμη σάκκων σκουληδόχου σε μια συσκευή πίστα αγώνων, οι ερευνητές στη νέα μελέτη έγραψαν και ένας υπολογιστής θα μπορούσε να κωδικοποιήσει και να ανακτήσει τα δεδομένα με βάση τον αριθμό των αντιχρίδων σε κάθε σακούλα που περνά κάτω από τον αναγνώστη.
"Οι συνάδελφοί μου είναι πραγματικά ενθουσιασμένοι με την ιδέα ότι θα μπορούσατε επίσης να αυξήσετε την πυκνότητα των δεδομένων με αυτόν τον τρόπο", δήλωσε ο Foster.
Όπου η συμβατική αποθήκευση ηλεκτρονικών υπολογιστών βασίζεται μόνο σε 1s και 0s, είπε, ένα σύστημα σάκκου σκωρίας θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει 0s, 1s, 2s, 3s και ούτω καθεξής. Αυτό θα ανοίξει την πόρτα σε πολύ πιο σύνθετες μορφές κωδικοποίησης δεδομένων που θα μπορούσαν να γεμίσουν πολύ περισσότερες πληροφορίες σε ένα συγκεκριμένο χώρο από ό, τι μια παραδοσιακή δυαδική μέθοδος μπορεί.
Η δοκιμή υγρών κρυστάλλων
Κανείς δεν κατόρθωσε ακόμα να φτιάξει μια σάκκο σκαρμού σε μαγνητική ταινία. Αλλά μετά από δοκιμή της ιδέας χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις υπολογιστών, ο Foster και η ομάδα του στο Ηνωμένο Βασίλειο στράφηκαν σε μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο για να φέρουν τους πρώτους γνωστούς σάκους skyrmion στον κόσμο.
Τυπικά, οι φυσικοί σκέφτονται τα skymorions ως πράγματα που υπάρχουν στα μαγνητικά πεδία. Αλλά τα σωματίδια μπορούν επίσης να υπάρχουν σε άλλες ουσίες, όπως οι υγροί κρύσταλλοι - ευθυγραμμισμένα, άκαμπτα, σαν ράβικα μόρια - που γεμίζουν τις οθόνες στο φορητό σας υπολογιστή και σε ορισμένα κινητά τηλέφωνα.
Με ακρίβεια "οπτικών λαβίδων", η ομάδα του Πανεπιστημίου του Κολοράντο (με επικεφαλής τον πειραματιστή Ιβάν Σμαλιούκ) "έσυρε" σάκους σκωρίας στους υγρούς κρυστάλλους, δήλωσε ο Jung-Shen Tai, φοιτητής φυσικής στο εργαστήριο.
Αυτές οι σάκοι με σκάλες παρέμειναν ανεξίτηλες στην κρυσταλλική ουσία και ήταν ορατές όταν οι ερευνητές τα κοίταζαν σε μικροσκόπια. Αυτό (μαζί με την προσομοίωση του υπολογιστή) είναι ισχυρή απόδειξη ότι οι σάκοι του σκοινιού θα είναι επίσης σταθεροί σε μαγνήτες, δήλωσε ο Foster.
Μέχρι στιγμής, κανείς δεν ανέφερε ότι θα κατασκευάσει συσκευές αποθήκευσης σε πραγματικό κόσμο, πόσο μάλλον οι συσκευές αποθήκευσης που βασίζονται σε σακούλες skyromion. Αλλά παρόμοιες συσκευές έρχονται, επιμένει ο Foster.
"Γνωρίζω ήδη ότι οι άνθρωποι εργάζονται για επιχορηγήσεις για να κάνουν αυτά τα πράγματα", είπε.
