Вчені виявили абсолютно новий вид магніту, який ховався в урановій суміші.
З'єднання USb2 (сполука урану та сурми), так званий магніт на основі синглетів, є новим тим, що він генерує магнетизм абсолютно іншим способом, ніж будь-який інший магніт, відомий вченим.
Електрони, які є негативно зарядженими частинками, генерують власні крихітні магнітні поля. Ці поля мають "північний" і "південний" полюс, наслідок квантової механічної властивості, відомий як спін. У більшості об'єктів ці магнітні поля вказують у випадкових напрямках, скасовуючи одне одного. (Ось чому ваше тіло не є гігантським магнітом.) Але в певних матеріалах ці поля стають вирівняними. Коли це станеться, вони створюють магнітне поле, досить потужне, наприклад, щоб перемістити купу заліза, що подається навколо, або змусити компас вказати на північ.
Практично кожен відомий магніт у Всесвіті працює таким чином, від тих, хто є на вашому холодильнику та МРТ-апаратах, до магнетизму самої планети Земля.
Але нововиявлений магніт на основі синглетів працює зовсім по-іншому.
USb2, як і багато інших речовин, полягає в тому, що електрони, що знаходяться всередині нього, не прагнуть вказувати свої магнітні поля в тому ж напрямку, тому вони не можуть генерувати магнетизм завдяки комбінованій силі магнітного поля.
Однак електрони в USb2 можуть спільно утворювати квантово-механічні об'єкти, які називаються "спіновими екситонами".
Спінові екситони не схожі на звичайні частинки, про які ви дізналися на уроках фізики та хімії: електрони, протони, нейтрони, фотони тощо. Натомість це квазічастинки, частинки, які не є дискретними предметами у нашому Всесвіті, але діють так, як вони є .
Спінові екситони виходять із взаємодій груп електронів, і коли вони утворюються, створюється магнітне поле.
Згідно із заявою дослідників, відповідальних за відкриття USb2, фізики давно підозрювали, що групи спінових екситонів можуть скупчуватися разом із своїми магнітними полями, орієнтованими однаково. Вони назвали ефект "магнетизм на основі синглет". Раніше це явище було доведено стисло, крихкі спалахи в ультрахолодних експериментальних умовах, де дивна фізика квантової механіки часто більш виражена.
Тепер фізики вперше показали, що подібний тип магніту може існувати стабільно за межами переохолодження.
У складі USb2 магнітні поля утворюються миттєво і зникають майже так само швидко, дослідники повідомили у праці, опублікованій 7 лютого у журналі Nature Communications.
За нормальних обставин магнітні моменти в барі заліза стають вирівняними поступово, без різких переходів між намагніченим і немагніченим станами. У магніті на основі синглет стрибок між станами різкіший. Спінові екситони, як правило, тимчасові предмети, стають стабільними, коли вони згуртовуються. І коли ці кластери формуються, вони починають каскад. Як і доміно, що потрапляє на місце, спінові екситони дуже швидко і раптово заповнюють всю речовину і вирівнюються один з одним.
Ось що, здається, відбувається в USb2.
Перевага такого роду магнітів, написані дослідниками у своїй заяві, полягає в тому, що він перетворюється між намагніченим та немагніченим станами набагато легше, ніж звичайні магніти. Зважаючи на те, що багато комп'ютерів покладаються на перемикання магнітів назад і назад для зберігання інформації, можливо, що пристрої на основі синглетів за один день могли працювати набагато ефективніше, ніж звичайні магнітні установки.
