Para saintis telah menemui sejenis magnet baru yang bersembunyi dalam sebatian uranium.
Kompaun itu, USb2 (sebatian uranium dan antimoni), yang dipanggil magnet "berasaskan tunggal", adalah novel dalam menghasilkan daya magnet dalam cara yang sama sekali berbeza daripada magnet lain yang diketahui saintis.
Elektron, yang zarah bercas negatif, menghasilkan medan magnet kecil mereka sendiri. Bidang ini mempunyai tiang "utara" dan "selatan", akibat dari sifat mekanik kuantum yang dikenali sebagai spin. Dalam kebanyakan objek, medan magnet ini menunjukkan arah rawak, membatalkan satu sama lain. (Ini sebabnya badan awak bukanlah magnet gergasi.) Tetapi dalam bahan-bahan tertentu, bidang tersebut menjadi sejajar. Apabila itu berlaku, mereka membuat medan magnet yang cukup kuat untuk, sebagai contoh, memindahkan sekumpulan besi memfailkan sekitar atau menyebabkan kompas ke utara.
Hanya tentang setiap magnet terkenal di alam semesta yang berfungsi dengan cara ini, dari yang ada di peti sejuk dan mesin MRI anda ke magnetisme planet Bumi itu sendiri.
Tetapi magnet berasaskan tunggal yang baru ditemui berfungsi dengan cara yang sama sekali berbeza.
USb2 adalah seperti banyak bahan lain di mana elektron-elektron di dalamnya tidak cenderung menunjuk medan magnetnya ke arah yang sama, sehingga mereka tidak dapat menjana daya magnet melalui kekuatan medan magnet gabungannya.
Walau bagaimanapun, elektron-elektron di USb2 boleh bekerjasama untuk membentuk objek mekanik kuantum yang dipanggil "spin excitons."
Spin excitons tidak seperti zarah biasa yang anda pelajari dalam kelas fizik dan kimia: elektron, proton, neutron, foton, dan sebagainya. Sebaliknya, mereka adalah quasiparticles, zarah yang tidak objek diskret di alam semesta kita tetapi bertindak seperti mereka .
Spin excitons muncul dari interaksi kumpulan elektron, dan ketika mereka terbentuk, medan magnet dibuat.
Menurut kenyataan penyelidik yang bertanggungjawab untuk penemuan USb2, ahli fizik telah lama mengesyaki bahawa kumpulan spin excitons mungkin berkumpul bersama dengan medan magnet mereka berorientasikan dengan cara yang sama. Mereka memanggil kesan "berasaskan tunggal" kemagnetan. Fenomena ini sebelum ini terbukti secara ringkas, kilauan rapuh dalam tetapan eksperimen ultracold, di mana fizik aneh mekanik kuantum sering lebih jelas.
Sekarang, ahli fizik telah menunjukkan untuk kali pertama bahawa jenis magnet ini boleh wujud dengan cara yang stabil di luar persekitaran supercool.
Dalam sebatian USb2, medan magnet membentuk dalam kilat dan hilang hampir dengan cepat, para penyelidik melaporkan dalam sebuah kertas kerja yang diterbitkan pada Feb. 7 dalam jurnal Nature Communications.
Di bawah keadaan biasa, momen-momen magnetik dalam bar besi menjadi sejajar secara perlahan-lahan, tanpa peralihan tajam antara keadaan magnet dan tidak teragnetik. Dalam magnet berasaskan tunggal, lompat antara negeri lebih tajam. Spin excitons, biasanya objek sementara, menjadi stabil apabila mereka berkelompok bersama-sama. Dan apabila kelompok itu terbentuk, mereka memulakan larian. Seperti domino yang jatuh ke tempat, spin excitons mengisi seluruh bahan dengan cepat dan tiba-tiba, dan selari dengan satu sama lain.
Itulah yang sepertinya berlaku di USb2.
Kelebihan magnet seperti ini, para penyelidik menulis dalam pernyataan mereka, adalah bahawa ia membalikkan antara keadaan magnet dan tidak magnetik lebih mudah daripada magnet biasa. Memandangkan banyak komputer bergantung pada magnet beralih bolak-balik untuk menyimpan maklumat, mungkin satu peranti berasaskan tunggal boleh berjalan jauh lebih efisien daripada setup magnetik konvensional.
