Учени пресъздадоха поведението на неуловимия магнитен монопол с помощта на диаманти и ръжда
Магнитният монопол, хипотетична парченце с едно магнитно поле, предсказан от Пол Дирак през 1931 година, към момента не е получил наблюдателно удостоверение. Един век търсене на магнитен монопол не е довел до никакви резултати. В същото време потвърждението за съществуването му би отворило пътя към развиването на „ доктрина на всичко “ — единна физико-математическа доктрина за действието на нашата Вселена.
„ Ако монополите в действителност съществуваха и бяхме в положение да ги изолираме, би било като да намерим изчезналото парче от пъзел, за което се смяташе, че липсва “ – изясни физикът Мете Ататюр от университета в Кеймбридж — един от създателите на новата работа по търсене на признаци за магнитен монопол.
В тази работа, оповестена в списание Nature Materials, интернационален екип от откриватели, управителен от учени от университета в Кеймбридж в Обединеното кралство, следи монополното държание на магнитните полета при прекосяване през хематит — материал, сходен на елементарната наслойка.
Нека незабавно уточним, че това не е наблюдаване на държанието на хипотетична парченце. Това е опит да се оценят моделите, които могат да бъдат разкрити в процеса на наблюдаване на същински магнитен монопол. На процедура учените са разкрили и изследвали връзката сред спиновите модели в антиферомагнитните материали под въздействието на точково приложение на магнитното поле, което симулира магнитния заряд на монопола.
„ Предизвикателството постоянно е било непосредствено да изобразим тези структури в антиферомагнетиците заради по-слабото им магнитно привличане, само че в този момент можем да създадем това, употребявайки занимателна композиция от диаманти и наслойка “ — сподели физикът Антъни Тан от университета в Кеймбридж.
Учените намират за смешно да употребяват думата наслойка в композиция с диаманти. Но това е единствено хематит — необятно публикуван минерал на желязото Fe2O3, представляващ елементарна желязна руда. Това е антиферомагнетик с неутрално магнитно поле в естественото му положение. Подредената и неутрална конструкция на магнитните домейни в този материал елементарно се локализира в доста, доста дребни мащаби. За да бъде изведено от равновесие е употребена най-тънката диамантена игла или по-скоро диамантена квантова магнитометрия. Чрез детектиране на ориентацията на въртене на електроните в иглата, могат да се измерят слабите магнитни полета в образеца, без да бъдат нарушени.
По създание учените са основали симулация на въздействието на хипотетична парченце върху магнитната решетка на образеца и са съумели да видят това влияние върху прибора. Това отваря пътя към нови способи за търсене на неуловимата парченце, чието разкриване е невероятно да се надцени за актуалната физика.
В бъдеще резултатите от това проучване могат да бъдат употребявани за създаване на компютърни технологии, които ще бъдат по-бързи от това, което имаме през днешния ден и по-щадящи околната среда (поради по-ниската консумация на енергия), за което ще би трябвало да благодарим на специфичните свойства на антиферомагнитните материали.
„ Ние показахме по какъв начин диамантената квантова магнитометрия може да се употребява за откриване на мистериозното проявяване на магнетизма в двуизмерните квантови материали, което може да отвори нови области на проучване в тази сфера “ — разясни Тан.
