Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ένα ολοκαίνουργιο είδος μαγνήτη που κρύβεται σε μια ένωση ουρανίου.
Η ένωση USb2 (μια ένωση του ουρανίου και του αντιμονίου), ένας λεγόμενος "μονής-βασισμένος" μαγνήτης, είναι μυθιστόρημα στο ότι παράγει μαγνητισμό με εντελώς διαφορετικό τρόπο από οποιοδήποτε άλλο μαγνήτη γνωστό στους επιστήμονες.
Τα ηλεκτρόνια, τα οποία είναι αρνητικά φορτισμένα σωματίδια, παράγουν τα δικά τους μικροσκοπικά μαγνητικά πεδία. Αυτά τα πεδία έχουν ένα "βόρειο" και "νότιο" πόλο, αποτέλεσμα μιας κβαντικής μηχανικής ιδιότητας γνωστής ως περιστροφής. Στα περισσότερα αντικείμενα, αυτά τα μαγνητικά πεδία δείχνουν τυχαίες κατευθύνσεις, ακυρώνοντας το ένα το άλλο. (Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το σώμα σας δεν είναι ένας γίγαντας μαγνήτης.) Αλλά σε ορισμένα υλικά, τα πεδία αυτά ευθυγραμμίζονται. Όταν συμβαίνει αυτό, δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο αρκετά ισχυρό για να μετακινήσει, για παράδειγμα, μια δέσμη σιδήρου ή να προκαλέσει μια πυξίδα να δείχνει προς βορρά.
Σχεδόν κάθε γνωστός μαγνήτης στο σύμπαν λειτουργεί με αυτόν τον τρόπο, από αυτούς που βρίσκονται στο ψυγείο και τις μηχανές μαγνητικής τομογραφίας μέχρι τον μαγνητισμό του ίδιου του πλανήτη Γη.
Αλλά ο νεοανακαλυμμένος μαγνήτης με απλή ψήφο λειτουργεί με εντελώς διαφορετικό τρόπο.
Το USb2 είναι όπως και πολλές άλλες ουσίες στο ότι τα ηλεκτρόνια μέσα του δεν τείνουν να δείχνουν τα μαγνητικά τους πεδία προς την ίδια κατεύθυνση, έτσι ώστε να μην μπορούν να δημιουργήσουν μαγνητισμό μέσω της συνδυασμένης ισχύος μαγνητικού τους πεδίου.
Ωστόσο, τα ηλεκτρόνια στο USb2 μπορούν να λειτουργήσουν μαζί για να σχηματίσουν κβαντικά-μηχανικά αντικείμενα που ονομάζονται "excitons spin".
Οι διεγέρτες του spin δεν είναι σαν τα φυσιολογικά σωματίδια που μάθατε στη φυσική και την χημική τάξη: ηλεκτρόνια, πρωτόνια, νετρόνια, φωτόνια κ.λπ. Αντίθετα, είναι quasiparticles, σωματίδια που δεν είναι διακριτά αντικείμενα στο σύμπαν μας, αλλά ενεργούν σαν να είναι .
Οι διεγέρσεις της περιστροφής προέρχονται από τις αλληλεπιδράσεις ομάδων ηλεκτρονίων και, όταν σχηματίζονται, δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο.
Σύμφωνα με μια δήλωση από τους ερευνητές που ήταν υπεύθυνοι για την ανακάλυψη USb2, οι φυσικοί είχαν από καιρό υποψιαστεί ότι ομάδες excitons spin μπορεί να συγκεντρωθούν μαζί με τα μαγνητικά πεδία τους προσανατολισμένα με τον ίδιο τρόπο. Κάλεσαν το φαινόμενο "μαγνητισμός με βάση την μονή". Το φαινόμενο ήταν προηγουμένως αποδεδειγμένο σε σύντομο χρονικό διάστημα, εύθραυστες αναβοσβήνει σε υπερσύγχρονα πειραματικά περιβάλλοντα, όπου η περίεργη φυσική της κβαντικής μηχανικής είναι συχνά πιο έντονη.
Τώρα, οι φυσικοί έχουν δείξει για πρώτη φορά ότι αυτός ο τύπος μαγνήτη μπορεί να υπάρχει με σταθερό τρόπο έξω από τα περιβάλλοντα υπερψυχής.
Στην ένωση USb2, τα μαγνητικά πεδία σχηματίζουν γρήγορα και εξαφανίζονται σχεδόν εξίσου γρήγορα, ανέφεραν οι ερευνητές σε ένα άρθρο που δημοσιεύθηκε στις 7 Φεβρουαρίου στο περιοδικό Nature Communications.
Υπό κανονικές συνθήκες, οι μαγνητικές ροπές σε μια ράβδο σιδήρου γίνονται βαθμιαία, χωρίς αιχμηρές μεταβάσεις μεταξύ μαγνητισμένων και μη μαγνητισμένων καταστάσεων. Σε έναν μαγνήτη με απλή ψήφο, το άλμα μεταξύ κρατών είναι πιο έντονο. Οι διεγέρτες περιστροφής, συνήθως προσωρινά αντικείμενα, γίνονται σταθεροί όταν συσσωρεύονται. Και όταν σχηματιστούν αυτά τα συμπλέγματα, ξεκινούν μια καταρράκτη. Όπως τα ντόμινο που πέφτουν στη θέση τους, οι διεγέρσεις των περιστροφών γεμίζουν όλη την ουσία πολύ γρήγορα και ξαφνικά και ευθυγραμμίζονται μεταξύ τους.
Αυτό φαίνεται να συμβαίνει στο USb2.
Το πλεονέκτημα αυτού του τύπου μαγνήτη, οι ερευνητές έγραψε στη δήλωσή τους, είναι ότι περιστρέφεται μεταξύ μαγνητισμένων και μη μαγνητισμένων καταστάσεων πολύ πιο εύκολα από τους κανονικούς μαγνήτες. Δεδομένου ότι πολλοί υπολογιστές στηρίζονται στη μεταγωγή μαγνητών προς τα εμπρός και προς τα εμπρός για την αποθήκευση πληροφοριών, είναι πιθανό ότι συσκευές μιας ημέρας με μονή βάση θα μπορούσαν να λειτουργούν πολύ πιο αποτελεσματικά από τις συμβατικές μαγνητικές ρυθμίσεις.
