کشف نوع جدیدی از میدان مغناطیسی در درون ترکیب اورانیوم
دانشمندان یک نوع جدید میدان مغناطیسی کشف کرده اند که درون یکی از ترکیبات اورانیوم پنهان بود و کاملا متفاوت از میدان مغناطیسی شناخته شده است.
به گزارش علمی‌ها و به نقل لایوساینس، این ترکیب که USb2 نام دارد از اورانیوم و آنتیموان تشکیل شده و نیروی مغناطیس داخل آن مغناطیس مبتنی بر تک بعدی (singlet-based) نام دارد، در این حالت نیروی مغناطیس کاملا از آنچه که شناخته شده تولید میکند.
الکترونها که ذرات دارای بار منفی هستند، میدان مغناطیس کوچک خود را تولید میکنند. این میدانها قطبهای شمال و جنوب خود را دارند که در نتیجه یک ویژگی مکانیک کوانتومی به نام اسپین است. در اکثر اشیاء این میدانهای مغناطیسی در جهتهای مختلف همدیگر را خنثی میکنند (به همین علت است که بدن شما یک میدان بزرگ مغناطیسی نیست). اما در برخی مواد، این نیروها هم تراز شدهاند. هنگامی که این اتفاق میافتد، آنها یک میدان مغناطیسی به اندازه کافی قدرتمند ایجاد می کنند که می تواند آهن را حرکت دهد یا یک قطب نما بسازد که سمت شمال را نشان بدهد.
تمام آهنرباهای جهان اینگونه کار میکنند چه آنهایی که در درب یخچال بکار رفتهاند یا در دستگاه ام آر آی قرار دارند و چه میدان مغناطیس زمین. اما آهنربای جدید و مبتنی بر تک بعدی کشف شده کاملا متفاوت است.
ماده USb2 مانند بسیاری از مواد دیگر است که الکترونهایی که درون آن قرار دارند، تمایل ندارند تا میدان مغناطیسی خود را در یک جهت قرار دهند، بنابراین آنها نمی توانند از طریق قدرت مغناطیسی خود میدان مغناطیسی تولید کنند. با این حال، الکترون ها در USb2 می توانند با یکدیگر همکاری کنند تا اشیاء کوانتومی مکانیکی به نام اکسیتونهای اسپین (spin excitons) ایجاد کنند.
اکسیتونهای اسپین مانند ذرات طبیعی ذکر شده در کلاسهای فیزیک و شیمی همانند الکترون، پروتون و نیترون نیستند. آنها شبه ذرات کوانتومی (quasiparticles) هستند، ذراتی که مجزا نیستند اما همانند ذرات مجزا عمل میکنند. اکسیتونهای اسپین از طریق تعاملات گروههای الکترونها بوجود می آیند و زمانی که تشکیل میشوند یک میدان مغناطیسی ایجاد میشود.
بنا به گفته تیم مطالعاتی فیزیکدانان به مدت طولانی درباره اینکه گروه هایی از اکسیتونهای اسپین ممکن است در جهت میدان مغناطیسی خود همگرا شوند، شک داشتند. آنها این پدیده را مغناطیس مبتنی بر تک بعدی نامیده بودند. این پدیده قبلا به طور مختصر ثابت شده است. در حال حاضر، فیزیکدانان برای اولین بار نشان داده اند که این نوع آهنربا میتواند بصورت پایدار در خارج از محیطهای بسیار سرد وجود داشته باشد. در ترکیب شیمیایی USb2، میدان مغناطیسی در یک جهت تشکیل می شود و تقریبا به همان سرعت سریع ناپدید می شود.
در شرایط عادی وضعیت مغناطیسی در یک میله آهنی بدون تغییر شدید بین حالتهای مغناطیسی و غیرمغناطیسی به تدریج هم جهت می شوند. اما در مغناطیس مبتنی بر تک بعدی تغییر وضعیتها بسیار شدید است. اکسیتونهای اسپین معمولا ناپایدار هستند و وقتی با همدیگر همگرا شوند پایدار میشوند. مانند اجزای دومینو که در جای خود قرار می گیرد، اکسینهای اسپین کل ماده را به سرعت و ناگهانی پر کرده و با همدیگر هم جهت میشوند. این وضعیتی است که در در ترکیب شیمیایی USb2 ایجاد میشود.
بیشتر بخوانید: پاستای هسته ای، قدرتمندترین ماده جهان