Ученые обнаружили совершенно новый вид магнита, который прячется в урановом соединении.
Соединение, USb2 (соединение урана и сурьмы), так называемый «синглетный» магнит, является новым в том смысле, что оно генерирует магнетизм совершенно иначе, чем любой другой магнит, известный ученым.
Электроны, которые являются отрицательно заряженными частицами, генерируют свои собственные крошечные магнитные поля. Эти поля имеют «северный» и «южный» полюс, что является следствием квантово-механического свойства, известного как спин. В большинстве объектов эти магнитные поля указывают в случайных направлениях, подавляя друг друга. (Вот почему ваше тело не гигантский магнит.) Но в некоторых материалах эти поля становятся выровненными. Когда это происходит, они создают магнитное поле, достаточно мощное, чтобы, например, перемещать пучок железа вокруг или заставить компас указывать на север.
Почти все известные магниты во вселенной работают таким образом, от магнитов на вашем холодильнике и МРТ до магнетизма самой планеты Земля.
Но недавно обнаруженный синглетный магнит работает совершенно по-другому.
USb2 подобен многим другим веществам в том, что электроны внутри него не склонны направлять свои магнитные поля в одном и том же направлении, поэтому они не могут генерировать магнетизм через их совокупную напряженность магнитного поля.
Однако электроны в USb2 могут работать вместе, образуя квантово-механические объекты, называемые «спиновые экситоны».
Спиновые экситоны не похожи на обычные частицы, о которых вы узнали на уроках физики и химии: электроны, протоны, нейтроны, фотоны и т. Д. Вместо этого они представляют собой квазичастицы, частицы, которые не являются дискретными объектами в нашей вселенной, но действуют так, как они ,
Спиновые экситоны возникают в результате взаимодействия групп электронов, и когда они образуются, создается магнитное поле.
Согласно заявлению исследователей, ответственных за открытие USb2, физики давно подозревали, что группы спиновых экситонов могут группироваться вместе с их магнитными полями, ориентированными одинаково. Они назвали эффект «синглетным» магнетизмом. Это явление ранее было доказано в кратких, хрупких вспышках в ультрахолодных экспериментальных условиях, где странная физика квантовой механики часто более выражена.
Теперь физики впервые показали, что магнит такого типа может стабильно существовать вне среды переохлаждения.
В соединении USb2 магнитные поля формируются во вспышке и исчезают почти так же быстро, сообщают исследователи в статье, опубликованной 7 февраля в журнале Nature Communications.
При нормальных обстоятельствах магнитные моменты в стержне из железа постепенно выравниваются, без резких переходов между намагниченным и не намагниченным состояниями. В синглетном магните скачок между состояниями острее. Спиновые экситоны, обычно временные объекты, становятся стабильными, когда они объединяются. И когда эти кластеры образуются, они начинают каскад. Подобно домино, падающему на место, спиновые экситоны заполняют все вещество очень быстро и внезапно и выравниваются друг с другом.
Это то, что происходит в USb2.
Исследователи написали в своем заявлении, что преимущество этого вида магнита заключается в том, что он перемещается между намагниченным и немагнитным состояниями гораздо легче, чем обычные магниты. Учитывая, что многие компьютеры полагаются на переключение магнитов назад и вперед для хранения информации, вполне возможно, что в один прекрасный день устройства на синглетной основе смогут работать гораздо эффективнее, чем обычные магнитные установки.
