Forskere har oppdaget en helt ny type magnet som gjemmer seg i en uranforbindelse.
Forbindelsen, USb2 (en forbindelse av uran og antimon), en såkalt "singlettbasert" magnet, er ny ved at den genererer magnetisme på en helt annen måte enn noen annen magnet kjent for forskere.
Elektroner, som er negativt ladede partikler, genererer sine egne små magnetiske felt. Disse feltene har en "nord" og "sør" pol, en konsekvens av en kvantemekanisk egenskap kjent som spinn. I de fleste objekter peker disse magnetfeltene i tilfeldige retninger og avbryter hverandre. (Dette er grunnen til at kroppen din ikke er en gigantisk magnet.) Men i visse materialer blir disse feltene på linje. Når det skjer, skaper de et magnetfelt som er kraftig nok til for eksempel å flytte en haug med jernarking rundt eller få et kompass til å peke nordover.
Omtrent hver kjent magnet i universet fungerer på denne måten, fra de på kjøleskapet og MRI-maskinene til selve magnetismen til planeten Jorden.
Men den nyoppdagede singlettbaserte magneten fungerer på en helt annen måte.
USb2 er som mange andre stoffer ved at elektronene inni den ikke har en tendens til å rette magnetfeltene i samme retning, slik at de ikke kan generere magnetisme gjennom sin kombinerte magnetiske feltstyrke.
Imidlertid kan elektronene i USb2 fungere sammen for å danne kvantemekaniske objekter som kalles "spin excitons."
Spinneksitoner er ikke som de vanlige partiklene du lærte om i fysikk og kjemi: elektroner, protoner, nøytroner, fotoner, etc. I stedet er de kvasipartikler, partikler som ikke er separate gjenstander i universet vårt, men fungerer som de er .
Spinn-eksitoner kommer ut fra samspillet mellom grupper av elektroner, og når de dannes, opprettes et magnetfelt.
I følge en uttalelse fra forskerne som er ansvarlig for USb2-funnet, hadde fysikere lenge mistenkt at grupper av spinneksitoner kan klynge seg sammen med magnetfeltene deres orientert på samme måte. De kalte effekten "singlettbasert" magnetisme. Fenomenet ble tidligere påvist i korte, skjøre blinker i ultrakalde eksperimentelle omgivelser, der den merkelige fysikken i kvantemekanikk ofte er mer uttalt.
Nå har fysikere vist for første gang at denne typen magnet kan eksistere på en stabil måte utenfor superkjølemiljøer.
I forbindelsen USb2 dannes magnetiske felt på et blunk og forsvinner nesten like raskt, rapporterte forskerne i en artikkel publisert 7. februar i tidsskriftet Nature Communications.
Under normale omstendigheter blir magnetiske øyeblikk i en jernstang gradvis justert, uten skarpe overganger mellom magnetiserte og umagnetiserte tilstander. I en singlettbasert magnet er hoppet mellom tilstandene skarpere. Spinneksitoner, vanligvis midlertidige gjenstander, blir stabile når de klynges sammen. Og når disse klyngene dannes, starter de en kaskade. Som dominoer som faller på plass, fyller spin-eksitoner hele stoffet veldig raskt og plutselig, og stemmer overens med hverandre.
Det er det som ser ut til å skje i USb2.
Fordelen med denne typen magnet, skrev forskerne i uttalelsen, er at den snur mye mellom magnetiserte og umagnetiserte tilstander mye enn normale magneter. Gitt at mange datamaskiner er avhengige av å bytte magneter frem og tilbake for å lagre informasjon, er det mulig at singletbaserte enheter en dag kan kjøre mye mer effektivt enn konvensjonelle magnetiske oppsett.
