Oamenii de știință au descoperit un tip nou de magnet ascuns într-un compus de uraniu.
Compusul, USb2 (un compus de uraniu și antimoniu), un așa-numit magnet „pe bază de singlet”, este inedit prin faptul că generează magnetism într-un mod cu totul altul decât orice alt magnet cunoscut de oamenii de știință.
Electronii, care sunt particule încărcate negativ, își generează propriile câmpuri magnetice minuscule. Aceste câmpuri au un pol „nord” și „sud”, consecința unei proprietăți mecanice cuantice cunoscute sub numele de spin. În majoritatea obiectelor, aceste câmpuri magnetice indică direcții aleatorii, anulându-se reciproc. (De aceea, corpul tău nu este un magnet uriaș.) Dar în anumite materiale, aceste câmpuri devin aliniate. Când se întâmplă acest lucru, ei creează un câmp magnetic suficient de puternic pentru a muta, de exemplu, o grămadă de fier de înfășurare sau de a provoca o busolă spre nord.
Aproape orice magnet cunoscut din univers funcționează astfel, de la cele de pe frigiderul și mașinile RMN până la magnetismul planetei Pământ.
Dar magnetul recent descoperit pe bază de singlet funcționează într-un mod complet diferit.
USb2 este ca multe alte substanțe, în sensul că electronii din interiorul ei nu tind să îndrepte câmpurile lor magnetice în aceeași direcție, deci nu pot genera magnetism prin puterea lor combinată de câmp magnetic.
Cu toate acestea, electronii din USb2 pot lucra împreună pentru a forma obiecte cuantice-mecanice numite „excitoni de rotire”.
Excitonii de viraj nu sunt ca particulele normale despre care ai învățat în clasa de fizică și chimie: electroni, protoni, neutroni, fotoni, etc. .
Excitonii de spin apar din interacțiunile grupurilor de electroni, iar atunci când se formează, se creează un câmp magnetic.
Conform unei declarații a cercetătorilor responsabili de descoperirea USb2, fizicienii au bănuit de multă vreme că grupuri de excitanți de rotație s-ar putea aglomera împreună cu câmpurile lor magnetice orientate în același mod. Ei au numit magnetismul pe bază de singletă. Fenomenul a fost dovedit anterior cu scurte și fragile sclipiri în setări experimentale ultracold, unde fizica ciudată a mecanicii cuantice este adesea mai pronunțată.
Acum, fizicienii au arătat pentru prima dată că acest tip de magnet poate exista într-un mod stabil în afara mediilor supercool.
În compusul USb2, câmpurile magnetice se formează într-o clipă și dispar aproape la fel de repede, au raportat cercetătorii într-o lucrare publicată pe 7 februarie în revista Nature Communications.
În condiții normale, momentele magnetice dintr-o bară de fier se aliniază treptat, fără tranziții puternice între stările magnetizate și nemagnetizate. Într-un magnet bazat pe singlet, saltul dintre stări este mai accentuat. Excitonii de învârtire, de obicei obiecte temporare, devin stabile atunci când se aglomerează. Iar atunci când se formează acele grupuri, încep o cascadă. La fel ca domino-urile care cad la locul lor, excitanții de rotire umplu întreaga substanță foarte repede și brusc, și se aliniază unul cu celălalt.
Asta pare să se întâmple în USb2.
Avantajul acestui tip de magnet, au scris cercetătorii în declarația lor, este că acesta se întinde între stările magnetizate și nemagnetizate mult mai ușor decât magneții normali. Având în vedere că multe computere se bazează pe comutarea magneților înainte și înapoi pentru a stoca informații, este posibil ca într-o zi dispozitivele pe bază de singletă să poată rula mult mai eficient decât setările magnetice convenționale.
