Peter Tucker
0 
3194
204
Wetenschappers hebben een gloednieuw soort magneet ontdekt die zich in een uraniumverbinding verstopt.
De verbinding, USb2 (een verbinding van uranium en antimoon), een zogenaamde "singlet-gebaseerde" magneet, is nieuw omdat hij magnetisme genereert op een geheel andere manier dan elke andere magneet die wetenschappers kennen..
Elektronen, die negatief geladen deeltjes zijn, wekken hun eigen kleine magnetische velden op. Deze velden hebben een "noord" en "zuid" pool, een gevolg van een kwantummechanische eigenschap die bekend staat als spin. Bij de meeste objecten wijzen deze magnetische velden in willekeurige richtingen en heffen ze elkaar op. (Dit is waarom je lichaam geen gigantische magneet is.) Maar in bepaalde materialen worden die velden uitgelijnd. Wanneer dat gebeurt, creëren ze een magnetisch veld dat krachtig genoeg is om bijvoorbeeld een hoop ijzeren vijlen te verplaatsen of een kompas naar het noorden te laten wijzen..
Zowat elke bekende magneet in het universum werkt op deze manier, van die op je koelkast en MRI-machines tot het magnetisme van planeet Aarde zelf. [7 vreemde feiten over quarks]
Maar de nieuw ontdekte op singlet gebaseerde magneet werkt op een heel andere manier.
USb2 is net als veel andere substanties doordat de elektronen erin hun magnetische velden niet in dezelfde richting richten, zodat ze geen magnetisme kunnen genereren door hun gecombineerde magnetische veldsterkte.
De elektronen in USb2 kunnen echter samenwerken om kwantummechanische objecten te vormen die "spin-excitonen" worden genoemd.
Spin-excitonen zijn niet zoals de normale deeltjes waarover je in de natuurkunde en scheikunde leerde: elektronen, protonen, neutronen, fotonen, enz. In plaats daarvan zijn het quasideeltjes, deeltjes die geen afzonderlijke objecten in ons universum zijn, maar zich gedragen zoals ze zijn.
Spin-excitonen komen voort uit de interacties van groepen elektronen en wanneer ze zich vormen, wordt een magnetisch veld gecreëerd.
Volgens een verklaring van de onderzoekers die verantwoordelijk zijn voor de USb2-ontdekking, hadden natuurkundigen lang vermoed dat groepen spin-excitonen samen zouden kunnen clusteren met hun magnetische velden op dezelfde manier georiënteerd. Ze noemden het effect "op singlet-gebaseerd" magnetisme. Het fenomeen werd eerder bewezen in korte, fragiele flitsen in ultrakoude experimentele omgevingen, waar de vreemde fysica van de kwantummechanica vaak meer uitgesproken is..
Nu hebben natuurkundigen voor het eerst aangetoond dat dit soort magneet op een stabiele manier kan bestaan buiten supercoole omgevingen.
In de verbinding USb2 vormen magnetische velden zich in een flits en verdwijnen ze bijna net zo snel, rapporteerden de onderzoekers in een artikel dat op 7 februari werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications..
Onder normale omstandigheden worden de magnetische momenten in een ijzeren staaf geleidelijk uitgelijnd, zonder scherpe overgangen tussen gemagnetiseerde en niet-gemagnetiseerde toestanden. In een singlet-gebaseerde magneet is de sprong tussen staten scherper. Spin-excitonen, meestal tijdelijke objecten, worden stabiel wanneer ze samen clusteren. En wanneer die clusters zich vormen, beginnen ze een cascade. Zoals dominostenen die op hun plaats vallen, vullen spin-excitonen de hele substantie zeer snel en plotseling, en komen ze op één lijn met elkaar.
Dat lijkt te gebeuren in USb2.
Het voordeel van dit soort magneet, schreven de onderzoekers in hun verklaring, is dat het veel gemakkelijker tussen gemagnetiseerde en niet-gemagnetiseerde toestanden schakelt dan normale magneten. Aangezien veel computers afhankelijk zijn van het heen en weer schakelen van magneten om informatie op te slaan, is het mogelijk dat singlet-gebaseerde apparaten op een dag veel efficiënter werken dan conventionele magnetische opstellingen.
- De 9 grootste onopgeloste mysteries in de natuurkunde
- Wat is dat? Uw vragen over natuurkunde beantwoord
- Twisted Physics: 7 verbluffende bevindingen
Oorspronkelijk gepubliceerd op .