Vědci objevili zbrusu nový druh magnetu schovaného v uranové sloučenině.
Sloučenina USb2 (sloučenina uranu a antimonu), takzvaný magnet založený na singletech, je nová v tom, že vytváří magnetismus úplně jiným způsobem než jakýkoli jiný magnet známý vědcům.
Elektrony, což jsou záporně nabité částice, vytvářejí svá vlastní malá magnetická pole. Tato pole mají „severní“ a „jižní“ pole, což je důsledek kvantové mechanické vlastnosti známé jako spin. Ve většině objektů tato magnetická pole ukazují v náhodných směrech a vzájemně se ruší. (To je důvod, proč vaše tělo není obří magnet.) Ale v určitých materiálech se tato pole vyrovná. Když k tomu dojde, vytvoří dostatečně silné magnetické pole, aby se například pohybovalo kolem hromady železa nebo způsobovalo, že kompas bude směřovat na sever.
Takto pracuje téměř každý známý magnet ve vesmíru, od magnetů na lednici a MRI strojích až po magnetismus samotné planety Země.
Ale nově objevený singletový magnet funguje úplně jinak.
USb2 je jako mnoho jiných látek v tom, že elektrony uvnitř nemají tendenci směřovat svá magnetická pole stejným směrem, takže nemohou generovat magnetismus prostřednictvím své kombinované síly magnetického pole.
Elektrony v USb2 však mohou spolupracovat a vytvářet kvantově-mechanické objekty zvané "spin excitony".
Spin excitony nejsou jako normální částice, o kterých jste se dozvěděli ve třídě fyziky a chemie: elektrony, protony, neutrony, fotony atd. Místo toho jsou to kvazičástice, částice, které nejsou diskrétními objekty v našem vesmíru, ale fungují tak, jako jsou .
Spin excitony vycházejí z interakcí skupin elektronů a když se vytvoří, vytvoří se magnetické pole.
Podle prohlášení vědců zodpovědných za objev USb2, fyzici dlouho předpokládali, že skupiny spinových excitonů by se mohly seskupovat společně s jejich magnetickými poli orientovanými stejným způsobem. Efekt nazývali „singletový“ magnetismus. Tento jev byl dříve prokázán v krátkých, křehkých záblescích v ultracoldních experimentálních podmínkách, kde je podivná fyzika kvantové mechaniky často výraznější.
Nyní fyzikové poprvé ukázali, že tento druh magnetu může existovat stabilním způsobem mimo supercool prostředí.
Ve složce USb2 se magnetická pole vytvářejí v záblesku a mizí téměř stejně rychle, vědci hlásili v novinách publikovaných 7. února v časopise Nature Communications.
Za normálních okolností se magnetické momenty v železné tyči postupně vyrovnávají, bez ostrých přechodů mezi magnetizovanými a nemagnetizovanými stavy. V singletovém magnetu je skok mezi stavy ostřejší. Spin excitony, obvykle dočasné objekty, se stávají stabilními, když se sdružují. A když se tyto klastry vytvoří, začnou kaskádu. Stejně jako domino padající na místo, točivé excitony naplní celou látku velmi rychle a najednou a vyrovná se jeden s druhým.
Zdá se, že se to děje v USb2.
Výhoda tohoto druhu magnetu, jak uvedli vědci ve svém prohlášení, spočívá v tom, že se mezi magnetizovanými a nemagnetizovanými stavy mnohem snadněji obrací než normální magnety. Vzhledem k tomu, že mnoho počítačů se při ukládání informací spoléhá na přepínání magnetů tam a zpět, je možné, že zařízení založená na singletech by mohla běžet mnohem efektivněji než běžná magnetická nastavení.
