Художественное изображение взаимосвязанных магнитных полей скирмиона.
(Изображение: © Science Advances / Creative Commons)
Скирмион может быть описан как закрученная квазичастица, узел искривленных линий поля или субатомный ураган. Они также являются одним из самых сложных физических понятий для понимания людьми. Это связано с тем, что эти наноразмерные возмущения проще всего описать математически, и, несмотря на то, что о них известно около 60 лет, физики только недавно начали находить практические применения для скирмионов.
История скирмионов
Скирмионы названы в честь британского физика-ядерщика Тони Скирма, который впервые предложил их существование в 1961 году. Его идея состояла в том, чтобы моделировать субатомные объекты, такие как протоны и нейтроны, используя извилистые завихрения в квантовом поле, которыми обладают все частицы, по данным Американского физического общества, Хотя эта концепция была полезна во многих отношениях, например, для точного предсказания некоторых свойств фундаментальных частиц, таких как кварки и глюоны, она боролась с другими аспектами поведения ядер.
Идея была в конечном счете заменена теорией, известной как квантовая хромодинамика, которая была более успешной при моделировании субатомных частиц. Но скирмионы были восстановлены исследователями, работающими над магнитными полями, которые также могут быть направлены на формирование вихревых вихрей.
В магнитном скирмионе завязанные линии магнитного поля обвиваются вокруг друг друга, как брелоки, зацепляющие другие брелоки, создание формы в нанометровом масштабе это невозможно разобрать, не разорвав кольца. В магнитном поле формация может перемещаться из одного места в другое с помощью скирмиона делая себя заново от линий в любом месте.
Для чего нужны скирмионы?
Поскольку скирмионы настолько малы и стабильны, физики заинтересованы в управлении этими подобными частицам объектами для использования в футуристических компьютерах и электронных хранилищах памяти, по физике сегодня, Первоначально исследователи могли вызывать магнитные скирмионы только в материалах, которые были охлаждены до очень низких температур, но теперь они обычно производятся в объектах комнатной температуры.
Поскольку для поддержания и электронного доступа к данным, хранящимся в магнитных скирмионах, требуется относительно мало энергии, инженеры считают, что эти частицы могут очень эффективные устройства хранения памяти, Новая область, называемая скирмионикой, теперь посвящена созданию таких приборов следующего поколения.
Скирмионы могут также объяснить странное и загадочное явление, известное как шаровая молния - редкий светящийся шар, который может появиться во время грозы и пролететь в воздухе, намного пережив более известную зубчатую молнию. В 2018 году команда предложила, чтобы естественные процессы, которые каким-то образом создавали закрученные узлы, возникающие в скирмионах, были такими же, что и шаровая молния.
Другие исследователи начали возрождать оригинальные модели Скайрма и модифицировали их, чтобы лучше объяснить концепции ядерной физики, такие как прогнозирование поведения и формы ядер.
Дополнительные ресурсы:
- Узнайте больше об использовании скирмионов в компьютерных технологиях от Engineering & Technology.
- Узнайте больше о скирмионах как хранилище данных следующего поколения от Berkeley Lab.
- Смотрите, что такое скирмион? Из научных новостей.
