Уявлення художника про замикаючі магнітні поля небоскрему.
(Зображення: © Science Advances / Creative Commons)
Скайрміон можна описати як закручену квазічастинку, вузол скручування польових ліній або субатомний ураган. Вони також є одним із найскладніших понять фізики для людини. Це тому, що ці порушення нанорозмірів найлегше описати математично, і, незважаючи на те, що про них відомо майже 60 років, фізики лише нещодавно почали знаходити практичне застосування для скайрміонів.
Історія skyrmions
Skyrmions названий британським фізиком-ядерником Тоні Скайрме, який вперше запропонував їх існування в 1961 році. Його ідея полягала в моделюванні субатомних утворень, таких як протони та нейтрони, використовуючи згорнуті повороти в квантовому полі, якими володіють усі частинки, за даними Американського фізичного товариства. Хоча ця концепція була корисною багатьма способами, як точне прогнозування деяких властивостей основних частинок, таких як кварки та глюони, вона боролася з іншими аспектами ядерної поведінки.
Ідею врешті-решт замінила теорія, відома як квантова хромодинаміка, яка була більш успішною при моделюванні субатомних частинок. Але дослідники, що працюють над магнітними полями, відродили небоскрими, які також можуть бути об'єднані у формування вихорів, подібних до вихрових.
У магнітному небесному скріпленні вузликові лінії магнітного поля обертаються одна навколо одної, як брелоки, що з'єднуються в інші брелоки, створення нанометрової форми це неможливо відірвати, не розірвавши кільця. У магнітному полі формація може переноситись з однієї плями на іншу, зі скайрміоном заново заново від рядків у будь-якому даному місці.
Для чого корисні небоскреби?
Оскільки skyrmions настільки малі та стабільні, фізики зацікавлені в управлінні цими частинками-сутностями для використання у футуристичних комп'ютерах та електронному сховищі пам'яті, за даними Physics Today. Спочатку дослідники могли викликати магнітні скайрміони лише в матеріалах, охолоджених до дуже холодних температур, але тепер вони рутинно виробляються в об'єктах кімнатної температури.
Оскільки для підтримання та отримання електронного доступу до даних, що зберігаються в магнітних небесах, інженерам потрібно порівняно мало енергії, інженери вважають, що ці частинки можуть зробити дуже ефективні пристрої зберігання пам'яті. Нове поле під назвою skyrmionics тепер присвячене створенню таких приладів нового покоління.
Skyrmions також можуть пояснити дивне та загадкове явище, відоме як кульова блискавка - рідкісна світиться куля, яка може з’являтися під час гроз і скиттерів по повітрю, далеко переживши більш відомі зубчасті блискавки. У 2018 році команда запропонувала, що природні процеси, які якимось чином створюють завихрені вузли, що виникають у небосхилах, - це ті самі, що виробляють кульову блискавку.
Інші дослідники почали відроджувати оригінальні моделі Skyrme і модифікували їх, щоб краще пояснити поняття в ядерній фізиці, такі як передбачення поведінки та форми ядер.
Додаткові ресурси:
- Дізнайтеся більше про використання skyrmions в обчислювальній техніці від Інженерія та технології.
- Дізнайтеся більше про skyrmions як наступне покоління для зберігання даних від Berkeley Lab.
- Дивіться, що таке Skyrmion? З наукових новин.
