Reprezentarea unui artist a câmpurilor magnetice interblocate ale skyrmionului.
(Imagine: © Science Advances / Creative Commons)
Un skyrmion poate fi descris ca o cvasi-particule învârtită, un nod de linii de câmp răsucite sau un uragan subatomic. De asemenea, sunt unul dintre cele mai dificile concepte de fizică pentru om. Acest lucru se datorează faptului că aceste tulburări de dimensiuni nano sunt mai ușor de descris din punct de vedere matematic și, deși sunt cunoscute de aproape 60 de ani, fizicienii au început recent să găsească aplicații practice pentru skyrmions.
Istoria skyrmions
Skyrmions este numit pentru fizicianul nuclear britanic Tony Skyrme, care și-a propus prima dată existența în 1961. Ideea lui era să modeleze entități subatomice precum protonii și neutronii folosind răsuciri convolute în câmpul cuantic pe care toate particulele le dețin, conform American Physical Society. În timp ce conceptul a fost util în multe feluri, cum ar fi prezicerea cu exactitate a câtorva proprietăți ale particulelor fundamentale, cum ar fi quarkurile și gluonii, s-a luptat cu alte aspecte ale comportamentului nuclear.
Ideea a fost în cele din urmă înlocuită de o teorie cunoscută sub denumirea de cromo-dinamică cuantică, care a avut mai mult succes la modelarea particulelor subatomice. Dar schioriile au fost reînviate de cercetătorii care lucrează pe câmpuri magnetice, care pot fi, de asemenea, coaxate în formarea de vârtejuri asemănătoare unui vortex.
Într-un skyrmion magnetic, liniile de câmp magnetic înnodate se înfășoară unul pe celălalt ca niște verighete care se agăță de alte inele de cheie, crearea unei forme la scară nanometrică asta este imposibil de desprins fără a rupe inelele. Într-un câmp magnetic, formația poate deriva dintr-un loc în altul, cu skyrmionul făcându-se din nou de la linii din orice locație dată.
La ce sunt bune skyrmions?
Deoarece schyrionii sunt atât de mici și stabili, fizicienii sunt interesați să controleze aceste entități asemănătoare particulelor pentru a fi utilizate în computere futuriste și stocare electronică de memorie, conform Physics Today. Inițial, cercetătorii ar putea induce skyrmions magnetice doar în materiale care au fost răcite la temperaturi foarte reci, dar acum sunt produse în mod obișnuit în obiecte de temperatură ambientală.
Întrucât este nevoie de o putere relativ mică pentru a menține și a accesa electronic datele stocate în skyrmions magnetici, inginerii cred că aceste particule ar putea face față dispozitive de stocare a memoriei foarte eficiente. Un câmp emergent numit skyrmionics este acum dedicat creării unor astfel de aparate de generație viitoare.
Skyrmions ar putea explica și un fenomen ciudat și misterios cunoscut sub numele de fulgerul cu bile - o orbă strălucitoare rară, care poate apărea în timpul furtunilor și alunecătorului prin aer, care depășește mult mai bine cunoscutul fulger zimțat. În 2018, o echipă a propus ca procesele naturale care creează cumva nodurile învârtite care apar în schiuri să fie aceleași care produc fulgere.
Alți cercetători au început să reînvie modelele originale ale lui Skyrme și le-au modificat pentru a explica mai bine conceptele în fizica nucleară, cum ar fi prezicând comportamentul și forma nucleelor.
Resurse aditionale:
- Aflați mai multe despre utilizarea skyrmions în tehnologia de calcul, de la Inginerie și Tehnologie.
- Aflați mai multe despre skyrmions ca următoarea generație de stocare a datelor, de la Berkeley Lab.
- Urmăriți Ce este un Skyrmion? Din știri științe.
