Первые подсказки о «невозможных» магнитных монополях, обнаруженных алмазами и ржавчиной
Поиск магнитного монополя — частицы с одним магнитным полюсом, а не с двумя — является одним из самых захватывающих и потенциально революционных поисков в физике, и в своей охоте за монополем ученые только что сделали новое важное открытие.
Международная группа исследователей под руководством ученых из Кембриджского университета в Великобритании наблюдала монопольное поведение в структурах магнитных полей, когда они проходят через гематит, материал, похожий на ржавчину.
«Если бы монополи действительно существовали и мы смогли их изолировать, это было бы похоже на поиск недостающего кусочка головоломки, который считался утерянным», — говорит физик Мете Ататюре из Кембриджского университета.
Антиферромагнитные материалы, такие как гематит, особенно полезны для этих исследований, поскольку способ расположения крошечных магнитов (или спинов) придает им повышенную стабильность. Однако общее магнитное поле, которое они создают, очень слабое, и поэтому его трудно анализировать.
Чтобы преодолеть эту проблему, команда использовала метод, называемый алмазной квантовой магнитометрией, где используются алмазная игла и некоторые умные вычисления спина электрона. измерять магнитные поля, не вмешиваясь в них.
И вот тут становится интересно. Исследователи обнаружили свидетельства монополярного распределения возникающих магнитных зарядов – хотя для менее технических из нас они также описали их как крошечные хоккейные шайбы с магнитной активностью, скользящие по гематиту.
Это не совсем наблюдение частицы магнитного монополя, это наблюдение закономерностей, которые могли бы быть обнаружены. ожидаемо, если бы существовал монополь. Это также является свидетельством связи между спиновыми структурами в антиферромагнетиках и конкретными точками поведения магнитного поля (называемыми здесь зарядами).
«Проблема всегда заключалась в прямом отображении этих текстур в антиферромагнетиках из-за из-за их более слабого магнитного притяжения, но теперь мы можем сделать это с помощью прекрасного сочетания алмазов и ржавчины», — говорит физик Энтони Тан из Кембриджского университета.
Трудно переоценить, насколько важно физики, открытие магнитного монополя было бы. Для начала это помогло бы нам разработать единую, симметричную теорию всего, что существует вокруг нас.
Имея это в виду, эти новые наблюдения могут иметь решающее значение, а также методы, которые исследователи здесь применили. могут открыть новые возможности для поиска неуловимого монополя.
В дальнейшем результаты этого исследования могут быть использованы для разработки вычислительных технологий, которые будут быстрее, чем те, которые мы имеем сегодня, и более бережен к окружающей среде (за счет меньшего потребления энергии) из-за особых свойств антиферромагнитных материалов.
«Мы показали, как квантовая магнитометрия алмаза может быть использована для разгадки загадочного поведения магнетизма в двумерных квантовые материалы, которые могут открыть новые области исследований в этой области», — говорит Тан.
Результат исследования опубликован в журнале Nature Materials.
