Sciencemag.cz
Doporučujeme
S magnetickými monopóly je to složité, liší se i názory na to, zda se je vůbec podařilo připravit. Nová studie vědců z University of Vienna ovšem bere jejich existenci za hotovou věc a rovnou spekuluje, jak by se monopóly daly využít k přenosu informace nebo ukládání dat.
V nově připravené 3D síti mají být díky navzájem si konkurujícím magnetickým interakcím monopóly stabilní i při pokojové teplotě a lze je řídit vnějšími magnetickými poli, praví tisková zpráva k samotné studii.
Magnetické monopóly byly podle článku publikovaného v npj Computational Materials již pozorovány v kategorii materiálů zvané spinové ledy. Jejich ovladatelnost však omezovala atomární měřítka a nízké teploty potřebné pro jejich stabilitu. To vedlo k vývoji 2D umělého spinového ledu, kde jsou jednotlivé atomové momenty nahrazeny magnetickými nanoostrovy uspořádanými na různých mřížkách. Obrácení magnetické orientace konkrétních nanoostrovů posouvá monopóly o jeden vrchol dále a zanechává za sebou stopu. Tato stopa, tzv. Diracova struna, dále váže monopóly, čímž omezuje jejich pohyblivost.
Sabri Koraltan, Florian Slanovc a Dieter Suess z Vídeňské univerzity nyní navrhli první 3D umělou spinovou ledovou mřížku, která kombinuje výhody atomárních i 2D umělých spinových ledů. Ploché 2D nanoostrovy jsou zde nahrazeny magnetickými rotačními elipsoidy. V tomto prostředí má napětí Diracových strun mizet a monopóly jsou díky tomu rozvázány. Jeden magnetický monopól pak autoři studie dokázali (v simulaci!) posouvat skrze mřížku pomocí vnějších magnetických polí, čímž demonstrovali jeho použití jako nosiče informace v 3D magnetické nanosíti. Ve 3D by s monopóly díky tomu mělo být možné zacházet víceméně jako s elektrony.
Sabri Koraltan et al, Tension-free Dirac strings and steered magnetic charges in 3D artificial spin ice, npj Computational Materials (2021). DOI: 10.1038/s41524-021-00593-7
Poznámky PH:
Jak vidno, „čínsky“ pro laika nemusejí být jen texty o kvantové fyzice či kosmologii.
Vedle spinové kapaliny a spinového skla máme tedy i spinový led. Spinový led má mít spiny uspořádány podobně jako jsou protony – atomy vodíku – poskládány vzhledem ke kyslíku v mřížce ledu. Jde o frustrovaný stav, který nemá jediné uspořádání s minimem energie. Existence monopólu má být právě důsledkem této frustrace.
Jaký je rozdíl mezi monopólem a kvazimonopólem? Ve druhém případě spíše půjde o kolektivní jev než přímo „částici“. Nicméně ať tak či tak, kolem monopólu mají speciální tvar siločáry magnetického pole.
I v případě Diracovy struny se někdy rozlišuje/diskutuje o tom, zda jde o strunu „skutečnou“ nebo jen „jako“.
