Joseph Norman
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Gli scienziati hanno scoperto un nuovissimo tipo di magnete nascosto in un composto di uranio.
Il composto, USb2 (un composto di uranio e antimonio), un cosiddetto magnete "a base di singoletto", è nuovo in quanto genera magnetismo in un modo completamente diverso rispetto a qualsiasi altro magnete noto agli scienziati.
Gli elettroni, che sono particelle caricate negativamente, generano i propri minuscoli campi magnetici. Questi campi hanno un polo "nord" e "sud", una conseguenza di una proprietà meccanica quantistica nota come spin. Nella maggior parte degli oggetti, questi campi magnetici puntano in direzioni casuali, annullandosi a vicenda. (Questo è il motivo per cui il tuo corpo non è un magnete gigante.) Ma in alcuni materiali, quei campi si allineano. Quando ciò accade, creano un campo magnetico abbastanza potente da, ad esempio, spostare un mucchio di limatura di ferro o far sì che una bussola punti a nord.
Quasi tutti i magneti conosciuti nell'universo funzionano in questo modo, da quelli sul tuo frigorifero e sulle macchine MRI al magnetismo del pianeta Terra stesso. [7 fatti strani sui quark]
Ma il magnete basato su singoletto appena scoperto funziona in un modo completamente diverso.
USb2 è come molte altre sostanze in quanto gli elettroni al suo interno non tendono a puntare i loro campi magnetici nella stessa direzione, quindi non possono generare magnetismo attraverso la loro forza di campo magnetico combinata.
Tuttavia, gli elettroni in USb2 possono lavorare insieme per formare oggetti quantomeccanici chiamati "eccitoni di spin".
Gli eccitoni di spin non sono come le normali particelle che hai imparato a lezione di fisica e chimica: elettroni, protoni, neutroni, fotoni, ecc. Invece, sono quasiparticelle, particelle che non sono oggetti discreti nel nostro universo ma si comportano come se fossero.
Gli eccitoni di spin emergono dalle interazioni di gruppi di elettroni e quando si formano viene creato un campo magnetico.
Secondo una dichiarazione dei ricercatori responsabili della scoperta dell'USb2, i fisici sospettavano da tempo che gruppi di eccitoni di spin potessero raggrupparsi insieme ai loro campi magnetici orientati allo stesso modo. Hanno chiamato l'effetto magnetismo "basato su singoletto". Il fenomeno è stato precedentemente dimostrato in brevi, fragili lampi in ambienti sperimentali ultrafreddi, dove la strana fisica della meccanica quantistica è spesso più pronunciata.
Ora, i fisici hanno dimostrato per la prima volta che questo tipo di magnete può esistere in modo stabile al di fuori degli ambienti supercool.
Nel composto USb2, i campi magnetici si formano in un lampo e scompaiono quasi altrettanto rapidamente, hanno riferito i ricercatori in un articolo pubblicato il 7 febbraio sulla rivista Nature Communications.
In circostanze normali, i momenti magnetici in una barra di ferro si allineano gradualmente, senza transizioni brusche tra stati magnetizzati e non magnetizzati. In un magnete basato su singoletto, il salto tra gli stati è più netto. Gli spin excitons, solitamente oggetti temporanei, diventano stabili quando si raggruppano insieme. E quando questi cluster si formano, iniziano una cascata. Come le tessere del domino che cadono, gli eccitoni rotanti riempiono l'intera sostanza molto rapidamente e all'improvviso e si allineano l'uno con l'altro.
Questo è quello che sembra accadere in USb2.
Il vantaggio di questo tipo di magnete, hanno scritto i ricercatori nella loro dichiarazione, è che passa da uno stato magnetizzato a uno non magnetizzato molto più facilmente dei normali magneti. Dato che molti computer fanno affidamento sullo scambio di magneti avanti e indietro per memorizzare le informazioni, è possibile che un giorno i dispositivi basati su singoletto possano funzionare in modo molto più efficiente rispetto alle configurazioni magnetiche convenzionali.
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