Umělecké znázornění blokujících magnetických polí skyrmionu.
(Obrázek: © Science Advances / Creative Commons)
Skyrmion lze popsat jako vířící kvazičástici, uzel kroucení polních čar nebo subatomický hurikán. Jsou také jedním z nejobtížnějších fyzikálních konceptů, kterým lidé rozumějí. Je to proto, že tato nano-velikostní poruchy lze nejsnadněji popsat matematicky, a přestože jsou známy téměř 60 let, fyzikové teprve nedávno začali hledat praktické aplikace pro skyrmiony.
Historie skyrmionů
Skyrmions jsou pojmenováni pro britského jaderného fyzika Tonyho Skyrmeho, který poprvé navrhl jejich existenci v roce 1961. Jeho myšlenkou bylo modelovat subatomické entity jako protony a neutrony pomocí spletených zvratů v kvantovém poli, které mají všechny částice, podle americké fyzické společnosti. Zatímco tento koncept byl užitečný v mnoha ohledech, například při přesné předpovídání některých vlastností základních částic, jako jsou kvarky a gluony, zápasil s dalšími aspekty jaderného chování.
Myšlenka byla nakonec nahrazena teorií známou jako kvantová chromodynamika, která byla úspěšnější při modelování subatomických částic. Vědci, kteří pracují na magnetických polích, však oživili skyrmiony, což lze také přimět k vytvoření vírů podobných vírům.
V magnetickém skyrmionu se vázané čáry magnetického pole ovinují kolem sebe jako kroužky na klíče háčkující se do jiných kroužků na klíče, vytvoření tvaru v měřítku nanometrů to je nemožné rozebrat bez zlomení prstenů. V magnetickém poli se může formace unášet z jednoho místa na druhé s pomocí skyrmionu dělat sám znovu z linek v daném místě.
K čemu jsou skyrmiony dobré?
Protože skyrmiony jsou tak malé a stabilní, fyzici se zajímají o ovládání těchto částic podobných entit pro použití ve futuristických počítačích a elektronické paměti, podle Physics Today. Zpočátku mohli vědci indukovat magnetické skyrmiony pouze v materiálech, které byly ochlazeny na velmi nízké teploty, ale nyní se běžně vyrábějí v objektech pokojové teploty.
Protože udržování a elektronický přístup k datům uloženým v magnetických skyrmionech vyžaduje relativně malou energii, inženýři se domnívají, že tyto částice by mohly přinést velmi účinná paměťová zařízení. Vznikající pole zvané skyrmionika se nyní věnuje vytváření takových zařízení nové generace.
Skyrmions může také vysvětlit podivný a tajemný jev známý jako míč blesk - vzácná zářící koule, která se může objevit během bouřek a kymácí se vzduchem a daleko přežívá známější rozeklaný blesk. V roce 2018 tým navrhl, že přírodní procesy, které nějak vytvářejí vířící uzly, které vznikají v skyrmionech, jsou stejné jako ty, které produkují kulové blesky.
Jiní vědci začali oživovat původní modely Skyrme a upravili je tak, aby lépe vysvětlovali pojmy v jaderné fyzice, jako je například předpovídání chování a tvaru jader.
Dodatečné zdroje:
- Další informace o používání skyrmionů v výpočetní technice od společnosti Engineering & Technology.
- Zjistěte více o skyrmions jako další generaci ukládání dat, od Berkeley Lab.
- Sledujte, co je Skyrmion? Z vědeckých zpráv.
