کشف نوع جدید مغناطیس

محققان مؤسسه فناوری ماساچوست یک گونه جدید ماده و نوع جدیدی از مغناطیس را کشف کرده‌اند که می‌تواند شیوه ذخیره اطلاعات در رایانه‌ها را تغییر دهد. این دستاورد به دو حالت شناخته شده مغناطیس اضافه شده و سومین حالت مغناطیسی به شمار می‌رود.

این کار تجربی که وجود یک ماده جدید موسوم به «مایع چرخشی کوانتومی» (QSL)  را نشان داده، در مجله نیچر منتشر شده است. کیو اس ال، یک بلور جامد است، اما حالت مغناطیسی آن به عنوان یک مایع توصیف می‌شود. برخلاف دو نوع دیگر مغناطیس، جهت‌های مغناطیسی هر ذره درون آن بطور مداوم نوسان داشته و شبیه به حرکت مداوم مولکول‌ها در یک مایع واقعی است. به گفته محققان، هیچ نظم ایستایی برای جهت‌های مغناطیسی موسوم به لحظات مغناطیسی درون ماده وجود ندارد. اما یک تعامل قوی میان آنها وجود داشته و به دلیل تاثیرات کوانتومی در یک محل نمی‌مانند. اگرچه اندازه‌گیری یا اثبات وجود این حالت عجیب سخت است، این یکی از قوی‌ترین مجموعه داده‌های تجربی است که این کار را انجام می‌دهد.

فرومغناطیس که مغناطیس ساده یک آهنربا یا سوزن قطب‌نما بوده، از قرن‌ها پیش شناخته شده بوده است. پیش‌بینی و کشف ضد فرومغناطیس که پایه مغناطیس‌خوان‌ها در دیسک‌های سخت رایانه‌های امروزی است، در سال ۱۹۷۰ منجر به دریافت جایزه نوبل فیزیک توسط لوئی نیل و در سال ۱۹۹۴ برای کلیفورد شال، استاد بازنشسته موسسه فناوری ماساچوست شد.

 

در نوع دوم مغناطیس یعنی ضد فرومغناطیس، میدان‌های مغناطیسی یونهای درون یک فلز یا آلیاژ یکدیگر را خنثی می‌کنند. در هر دو مورد موجود، مواد تنها زمانی که تا زیر یک دمای خاص سرد شوند، خاصیت مغناطیسی پیدا می‌کنند.
فیلیپ اندرسون، یک نظریه‌دان ارشد، ابتدا مفهوم یک گونه سوم را در سال ۱۹۸۷ مطرح و اظهار کرد که این حالت می‌تواند با ابررساناهای با حرارت بالا مرتبط باشد. از آن زمان فیزیکدانان به دنبال چنین حالتی بوده‌اند و تنها در سال‌های اخیر بوده که پیشرفت‌هایی حاصل شده است. این ماده یک بلور ماده معدنی موسوم به «هربرت‌اسمیت» است که نام خود را از هربرت اسمیت، معدن‌شناس انگلیسی گرفته است که این ماده را برای اولین بار در سال ۱۹۷۲ در شیلی کشف کرد.به گزارش phys.org محققان ابتدا در سال گذشته توانستند یک بلور بزرگ خالص از این ماده را در فرآیندی که ۱۰ مااه بطول انجامید، بسازند و از آن زمان تاکنون به بررسی دقیق ویژگی‌های آن پرداخته‌اند. در حالیکه بیشتر مواد از حالت کوانتومی گسسته برخوردارند که تغییرات آنها به شکل اعداد صحیح بیان می‌شود، ماده QSL حالت‌های کوانتومی کسری را به نمایش گذاشته است. در حقیقت محققان دریافتند که این حالت‌های برانگیخته موسوم به اسپیون‌ها یک تسلسل را ایجاد می‌کنند. به گفته محققان، این مشاهدات برای اولین بار است که انجام شده است. گرچه به گفته محققان، کاربردی کردن این پژوهش ابتدایی زمان زیادی را خواهد برد. این کار می‌تواند به پیشرفت‌هایی در حوزه ذخیره داده‌ها یا ارتباطات با استفاده از پدیده برانگیخته کوانتومی موسوم به درهم‌تنیدگی دوربرد منجر شود که در آن دو ذره با مسافت بسیار می‌توانند بطور آنی یکدیگر را تحت تاثیر قرار دهند. این یافته‌ها همچنین می‌تواند در پژوهش‌های ابررساناهای با حرارت بالا مورد استفاده قرار گرفته و در نهایت منجر به توسعه‌های جدید در این حوزه شود.