Fyzika a klasická energetika

Článků v rubrice: 219

Nový druh magnetu

Sloučenina uranu a antimonu USb2 generuje magnetismus úplně jiným způsobem než dosud známé magnety. Vědci jej nazvali „singletový” magnetismus. Elektrony, záporně nabité elementární částice, vytvářejí své vlastní malé magnetické pole. Je to důsledek kvantové mechanické vlastnosti známé jako spin. Ve většině objektů tato magnetická pole směřují do náhodných směrů a vzájemně se ruší. (To je třeba i důvod, proč vaše tělo není obrovským magnetem, přestože obsahujete více než 1029 elektronů!) Ale v určitých materiálech se tato pole uspořádávají. Když se to stane, vytvoří se magnetické pole, které je dostatečně silné, aby mohlo například přitahovat železo. Takřka každý známý magnet ve vesmíru funguje tímto způsobem, pokud nevytváří magnetické pole elektrickým proudem jako elektromagnety (a pravděpodobně i Zeměkoule).

Fotogalerie (1)
V singletových magnetech vzniká magnetické pole nikoli náhlým uspořádáním velké skupiny chaotických magnetických polí, ale souhrou menších skupin elektronů a jejich magnetických polí. (webstránka IEEE Spectrum)

Nově objevený magnet na bázi singletů však funguje zcela jiným způsobem. Ani jednotlivé elektrony v USb2 nemají tendenci směrovat své magnetické pole automaticky do stejného směru. Mohou však spolupracovat, a vytvářet tím kvantově-mechanické objekty zvané „excitony“. Jsou to tzv. kvazičástice, které nejsou diskrétními objekty, ale chovají se tak. (Podobnými kvazičásticemi – fonony – můžeme například popsat zvuk šířící se v hmotném prostředí, stejně jako světlo popisujeme pomocí fotonů.) Spinové excitony popisují takové interagující skupiny elektronů, které vytvářejí společné magnetické pole.

Magnetismus založený na singletech

Podle prohlášení výzkumných pracovníků zodpovědných za objev USb2 již dříve fyzici tušili, že skupiny spinových excitonů s magnetickými poli orientovanými stejným způsobem se mohou seskupit a vytvořit tak výrazné makroskopické magnetické pole. Nazvali tento efekt „magnetismus založený na singletech“. Tento fenomén byl již dříve prokázán při tzv. ultrachladných experimentech, kdy se výrazněji projevují zvláštnosti kvantové fyziky oproti fyzice klasické. Nyní fyzici poprvé ukázali, že tento druh magnetismu může existovat stabilním způsobem i mimo prostředí super nízkých teplot. Ve sloučenině USb2 se magnetické pole tvoří v záblesku a mizí téměř stejně rychle. Výsledky výzkumu vědci uvedli v dokumentu publikovaném 7. února v časopise Nature Communications.

Spinové excitony se sdruží a spustí kaskádu

Za normálních okolností se magnetické momenty v tyči ze železa postupně vyrovnávají, bez ostrých přechodů mezi zmagnetizovanými a nemagnetickými stavy. V magnetu založeném na singletu je skok mezi stavy ostřejší. Spinové excitony, obvykle dočasné objekty, se stávají stabilními poté, co se sdruží. A když se takové skupiny začnou vytvářet, nastartuje se kaskáda. Stejně jako padající kostky domina, spinové excitony vyplní celou látku velmi rychle a najednou, a sdruží se dohromady. Zdá se, že takto to funguje v USb2.

Výhodou je rychlost

Výhoda tohoto druhu magnetu je to, že překlápění mezi magnetizovanými a nemagnetizovanými stavy proběhne mnohem snadněji, a tím i rychleji než v normálních magnetech. Vzhledem k tomu, že i v počítačové technologii má stále velký význam ukládání informací založené na magnetismu, je možné, že jednou zařízení založená na singletovém magnetismu pomohou počítačům pracovat mnohem efektivněji než dnes.

Zdroje: https://www.nature.com/articles/s41467-019-08497-3

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190207075114.htm

https://spectrum.ieee.org/tech-talk/semiconductors/materials/new-magnet

https://www.newscientist.com/article/2193032-theres-a-weird-new-type-of-magnet-that-shouldnt-be-able-to-exist/

(red)
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Zátěžový test dobíječek elektromobilů

Premiérový český test souběžného dobíjení šesti elektromobilů na třech stanicích a současně málo vídané doplňování baterií 12 e-aut jedné značky v místě a čase.

Oblíbená Soutěž „Vím proč“ startuje pošesté

Na tři minuty se stát Newtonem, Einsteinem nebo Curie-Sklodowskou, natočit zajímavý fyzikální pokus a vyhrát 200 000 korun pro svou školu.

Plovoucí fotovoltaické elektrárny – řešení pro země s nedostatkem půdy

Kromě nestálosti a nepředvídanosti výroby jsou zřejmě největší nevýhodou solárních elektráren velké zábory zemědělské půdy. Tuto nevýhodu se stále více zemí snaží řešit umisťováním fotovoltaických panelů na střechy továrních hal, obchodních center, úřadů i obytných domů.

Jak améby zvládly bludiště

Možná jste slyšeli o pověstném labyrintu Jindřicha VIII., který se rozprostírá na ploše 1 300 m² poblíž paláce Hampton Court u Londýna. Labyrint byl založen kolem roku 1690, je ze sestříhaného živého plotu a abyste jej celý prošli, musíte ujít 800 m.

Vyrobte si model tokamaku 3D tiskem

Mnoho nadšenců již dnes vlastní 3D tiskárnu, nebo má přístup k nějaké profesionální. Což takhle vyrobit si tokamak? Totiž alespoň jeho názorný a rozebíratelný model. Program je nyní k dispozici volně na stránkách ITER pro studenty, učitele a „fúzní nadšence“ po celém světě.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail