Gyles Lewis
0 
3354
533
Forskare har upptäckt en helt ny typ av magnet som gömmer sig i en uranförening.
Föreningen, USb2 (en förening av uran och antimon), en så kallad "singlet-baserad" magnet, är ny genom att den genererar magnetism på ett helt annat sätt än någon annan magnet känd för forskare.
Elektroner, som är negativt laddade partiklar, genererar sina egna små magnetfält. Dessa fält har en "norr" och "söder" pol, en följd av en kvantmekanisk egenskap som kallas spin. I de flesta föremål pekar dessa magnetfält i slumpmässiga riktningar och avbryter varandra. (Detta är anledningen till att din kropp inte är en jättemagnet.) Men i vissa material blir dessa fält i linje. När det händer skapar de ett magnetfält som är tillräckligt kraftfullt för att till exempel flytta en massa järnfilning runt eller få en kompass att peka norrut.
Nästan varje känd magnet i universum fungerar på det här sättet, från dem på dina kylskåp och MRI-maskiner till själva planetjordens magnetism. [7 konstiga fakta om kvarkar]
Men den nyupptäckta singletbaserade magneten fungerar på ett helt annat sätt.
USb2 är som många andra ämnen genom att elektronerna i den inte tenderar att peka sina magnetfält i samma riktning, så att de inte kan generera magnetism genom sin kombinerade magnetfältstyrka.
Elektronerna i USb2 kan emellertid fungera tillsammans för att bilda kvantmekaniska objekt som kallas "spin excitons."
Snurr excitoner är inte som de normala partiklarna du lärde dig om i fysik och kemi klass: elektroner, protoner, neutroner, fotoner osv. I stället är de kvasipartiklar, partiklar som inte är diskreta föremål i vårt universum men fungerar som de är.
Snurrexitoner kommer från interaktioner mellan grupper av elektron, och när de bildas skapas ett magnetfält.
Enligt ett uttalande från forskarna som är ansvariga för USb2-upptäckten, hade fysiker länge misstänkt att grupper av spinn-excitoner kan kluster tillsammans med sina magnetfält orienterade på samma sätt. De kallade effekten "singlettbaserad" magnetism. Fenomenet har tidigare bevisats i korta, bräckliga blixtar i ultrakalla experimentella miljöer, där kvantmekanikens konstiga fysik ofta är mer uttalad.
Nu har fysiker visat för första gången att den här typen av magnet kan existera på ett stabilt sätt utanför superkylmiljöer.
I föreningen USb2 bildas magnetfält i en blixt och försvinner nästan lika snabbt, rapporterade forskarna i ett papper som publicerades 7 februari i tidskriften Nature Communications.
Under normala omständigheter justeras de magnetiska ögonblicken i en järnstång gradvis, utan skarpa övergångar mellan magnetiserade och omagnetiserade tillstånd. I en singlettbaserad magnet är hoppet mellan tillstånd skarpare. Snurr excitons, vanligtvis tillfälliga föremål, blir stabila när de kluster samman. Och när dessa kluster bildas startar de en kaskad. Liksom dominoer som faller på plats, fyller spinn excitons hela ämnet mycket snabbt och plötsligt och anpassar sig till varandra.
Det är vad som verkar hända i USb2.
Fördelen med den här typen av magnet, skrev forskarna i sitt uttalande, är att den växlar mellan magnetiserade och omagnetiserade tillstånd mycket lättare än normala magneter. Med tanke på att många datorer förlitar sig på att byta magneter fram och tillbaka för att lagra information, är det möjligt att en dag singletbaserade enheter skulle kunna köra mycket mer effektivt än konventionella magnetiska inställningar.
- De 9 största olösta mysterierna i fysik
- Vad är det? Dina fysiska frågor besvarade
- Twisted Physics: 7 Mind-Blowing Findings
Ursprungligen publicerad den .