Физики впервые отсняли монополи

Магнитные монополи (magnetic monopole) и связанные с ними струны Дирака удалось визуализировать и заснять через микроскоп команде учёных из швейцарского института Пауля Шеррера (PSI) и университетского колледжа Дублина (UCD).

С тех пор как исследователи смогли получить давно предсказанные монополи в охлаждённом спиновом льду и открыли магнитричество, учёные в разных университетах и институтах не прекращали попытки создания монополей в более приемлемых условиях (при комнатной температуре).

Выход был найден в виде искусственного спинового льда — двухмерной гексагональной решётки из наномагнитов, чья взаимная ориентация и, главное, изменения в ней создавали подвижные магнитные дефекты, идентичные монополям.

Участники нового исследования около части установки и в ходе обсуждения результатов. Сверху вниз и слева направо: Елена Менготти (Elena Mengotti), Фритхйоф Нолтинг (Frithjof Nolting), Ханс-Бенджамин Браун (Hans-Benjamin Braun) и Лора Хейдерман (Laura Heyderman) (фото PSI/M. Fischer).
Участники нового исследования около части установки и в ходе обсуждения результатов. Сверху вниз и слева направо: Елена Менготти (Elena Mengotti), Фритхйоф Нолтинг (Frithjof Nolting), Ханс-Бенджамин Браун (Hans-Benjamin Braun) и Лора Хейдерман (Laura Heyderman) (фото PSI/M. Fischer).

Теперь физики воспользовались синхротроном Swiss Light Source, чтобы напрямую увидеть различия в намагниченности частиц в таком "льду". Для опыта они подготовили решётку из магнитов размером 500 х 150 нанометров каждый. В исходном состоянии в ней чередовались узлы, в которых два северных полюса встречаются с южным и, напротив, два южных с северным. Затем при помощи внешнего поля намагниченность одной из частиц менялась на противоположную.

В этом месте в магнитной структуре материала возникала пара дефектов, ведущих себя как монополи. Эти монополи по мере усиления внешнего воздействия начинали разбегаться в стороны, оставляя между собой связь в виде цепочки частиц с обращённой полярностью. Фактически лавинообразное перемагничивание, похожее на падение фишек домино, создавало одномерные линии — струны Дирака. После отключения внешнего поля картина сохранялась: монополи оказывались вмороженными в спиновый лёд.

Схема монополей в искусственном спиновом льду. Стрелки показывают намагниченность частиц. Острый конец – северный магнитный полюс (и положительный магнитный заряд), хвост – южный. a) – исходное состояние системы. b) – смена намагниченности одной частицы рождает два дефекта – аналоги монополей для данного материала, c,d) – монополи расходятся, между ними появляется струна Дирака, e) – две пары монополей.Снимки эксперимента (показана область 12 х 12 мкм). Тёмные пятна – частицы с обращённой намагниченностью. Ясно видны струны Дирака (иллюстрации PSI, UCD).
Схема монополей в искусственном спиновом льду. Стрелки показывают намагниченность частиц. Острый конец – северный магнитный полюс (и положительный магнитный заряд), хвост – южный. a) – исходное состояние системы. b) – смена намагниченности одной частицы рождает два дефекта – аналоги монополей для данного материала, c,d) – монополи расходятся, между ними появляется струна Дирака, e) – две пары монополей.
Снимки эксперимента (показана область 12 х 12 мкм). Тёмные пятна – частицы с обращённой намагниченностью. Ясно видны струны Дирака (иллюстрации PSI, UCD).

По словам участников опыта, это прорыв не только в плане визуализации данного явления, но и в управлении передвижением магнитных зарядов. Новая работа пригодится для прояснения некоторых положений фундаментальной физики. Также авторы эксперимента предсказывают, что на основе подобных систем можно будет создавать устройства для хранения и обработки информации. (Детали — в статье в Nature Physics и пресс-релизах PSI и UCD.)


Коды для вставки в блог\форум



Вспомним другие новости из этого раздела?


Наука и техника

←+Ctrl+→

Интересные новости
20 украинских вузов вошли в рейтинг лучших университетов Восточной Европы20 украинских вузов вошли в рейтинг лучших университетов Восточной Европы
NASA устроило показ лунных модNASA устроило показ лунных мод
Беспроводной пылесос Xiaomi Mi Handheld Vacuum Cleaner 1C — доступная альтернатива моделям DysonБеспроводной пылесос Xiaomi Mi Handheld Vacuum Cleaner 1C — доступная альтернатива моделям Dyson
Украинская компания Firefly попала в число участников программы ВВС США по запуску ракет в космос
Робота Digit научили переносить коробкиРобота Digit научили переносить коробки
Блок рекламы


Похожие новости

В Украине впервые провели испытания космической ракеты-носителя "Циклон-4"В Украине впервые провели испытания космической ракеты-носителя "Циклон-4"
Китай впервые использовал ракету-носитель «Цзелун-1» для доставки спутников в космосКитай впервые использовал ракету-носитель «Цзелун-1» для доставки спутников в космос
Частная китайская компания впервые запустила многоразовую ракету
Частная китайская ракета впервые доставила спутники на орбитуЧастная китайская ракета впервые доставила спутники на орбиту
Blue Origin впервые запустила двигатель лунного посадочного модуляBlue Origin впервые запустила двигатель лунного посадочного модуля
100 лет назад была впервые проверена теория относительности100 лет назад была впервые проверена теория относительности
Астронавты впервые отредактировали геном в космосеАстронавты впервые отредактировали геном в космосе
Впервые замечена панда-альбиносВпервые замечена панда-альбинос
Зонд NASA InSight впервые зарегистрировал «марсотрясение»Зонд NASA InSight впервые зарегистрировал «марсотрясение»
Ученые впервые показали изображение черной дырыУченые впервые показали изображение черной дыры
Последние новости

Подгружаем последние новости