Rappresentazione di un artista dei campi magnetici ad incastro dello skyrmion.
(Immagine: © Science Advances / Creative Commons)
Uno skyrmion può essere descritto come una quasi-particella turbinante, un nodo di linee di campo attorcigliate o un uragano subatomico. Sono anche uno dei concetti di fisica più difficili da comprendere per l'uomo. Questo perché questi disturbi di dimensioni nanometriche sono più facili da descrivere matematicamente e, nonostante siano noti da quasi 60 anni, i fisici hanno iniziato a trovare applicazioni pratiche solo recentemente per gli skyrmion.
Storia di skyrmions
Skyrmions prende il nome dal fisico nucleare britannico Tony Skyrme, che per primo propose la loro esistenza nel 1961. La sua idea era quella di modellare entità subatomiche come protoni e neutroni usando colpi di scena contorti nel campo quantico che tutte le particelle possiedono, secondo la American Physical Society. Sebbene il concetto fosse utile in molti modi, come la previsione accurata di alcune delle proprietà di particelle fondamentali come quark e gluoni, ha lottato con altri aspetti del comportamento nucleare.
L'idea fu infine sostituita da una teoria nota come cromodinamica quantistica, che ebbe maggior successo nel modellare particelle subatomiche. Ma gli skyrmions sono stati rianimati da ricercatori che lavorano su campi magnetici, che possono anche essere spinti a formare turbinii simili a vortici.
In uno skyrmion magnetico, le linee del campo magnetico annodate si avvolgono l'una attorno all'altra come portachiavi agganciati ad altri portachiavi, creando una forma su scala nanometrica è impossibile smontare senza rompere gli anelli. In un campo magnetico, la formazione può spostarsi da un punto all'altro, con lo skyrmion facendosi di nuovo dalle linee in qualsiasi posizione.
A cosa servono gli skyrmions?
Poiché gli skyrmion sono così piccoli e stabili, i fisici sono interessati a controllare queste entità simili a particelle da utilizzare nei computer futuristici e nell'archiviazione della memoria elettronica, secondo Physics Today. Inizialmente, i ricercatori potevano indurre solo skyrmions magnetici in materiali che erano stati raffreddati a temperature molto fredde, ma ora vengono prodotti abitualmente in oggetti a temperatura ambiente.
Dal momento che ci vuole relativamente poca energia per mantenere e accedere elettronicamente ai dati memorizzati negli skyrmions magnetici, gli ingegneri pensano che queste particelle potrebbero dispositivi di memorizzazione della memoria molto efficienti. Un campo emergente chiamato skyrmionics è ora dedicato alla creazione di tali apparecchi di prossima generazione.
Skyrmions potrebbe anche spiegare un fenomeno strano e misterioso noto come lampo di palla - una rara sfera incandescente che può apparire durante i temporali e scivolare nell'aria, sopravvivendo di gran lunga al più noto lampo frastagliato. Nel 2018, un team ha proposto che i processi naturali che in qualche modo creano i nodi vorticosi che sorgono negli skyrmions siano gli stessi che producono lampi di palla.
Altri ricercatori hanno iniziato a rilanciare i modelli originali di Skyrme e li hanno modificati per spiegare meglio concetti di fisica nucleare, come ad esempio prevedere il comportamento e la forma dei nuclei.
Risorse addizionali:
- Ulteriori informazioni sull'uso di skyrmions nella tecnologia informatica, da Engineering & Technology.
- Scopri di più su skyrmions come la prossima generazione di archiviazione dei dati, da Berkeley Lab.
- Guarda cos'è uno Skyrmion? Dalle notizie di scienza.
