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 cariche negativamente, generano i loro piccoli 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. (Ecco perché 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 in giro o far puntare una bussola verso nord.
Quasi tutti i magneti conosciuti nell'universo funzionano in questo modo, da quelli sul frigorifero e le macchine per la risonanza magnetica al magnetismo del pianeta Terra stesso.
Ma il magnete basato su canottiera appena scoperto funziona in un modo completamente diverso.
USb2 è come molte altre sostanze in quanto gli elettroni al suo interno non tendono a indirizzare i loro campi magnetici nella stessa direzione, quindi non possono generare magnetismo attraverso l'intensità del campo magnetico combinato.
Tuttavia, gli elettroni in USb2 possono lavorare insieme per formare oggetti quantici-meccanici chiamati "eccitoni di spin".
Gli eccitoni di spin non sono come le normali particelle che hai appreso nella classe 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 lo 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 avevano da tempo sospettato 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 era stato precedentemente dimostrato in brevi e 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 complesso USb2, i campi magnetici si formano in un lampo e scompaiono quasi altrettanto rapidamente, i ricercatori hanno riferito 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 brusche transizioni tra stati magnetizzati e non smagnetizzati. In un magnete a canottiera, il salto tra gli stati è più acuto. Gli eccitoni di spin, di solito oggetti temporanei, diventano stabili quando si raggruppano insieme. E quando si formano quei cluster, iniziano una cascata. Come i domino che cadono al loro posto, gli eccitoni di rotazione riempiono l'intera sostanza molto rapidamente e improvvisamente e si allineano tra loro.
Questo è ciò che sembra accadere in USb2.
Il vantaggio di questo tipo di magnete, scrivono i ricercatori nella loro affermazione, è che si sposta tra stati magnetizzati e non magnetici molto più facilmente rispetto ai magneti normali. Dato che molti computer fanno affidamento sul passaggio avanti e indietro dei magneti per memorizzare informazioni, è possibile che un giorno i dispositivi basati su singoletto possano funzionare in modo molto più efficiente rispetto alle convenzionali configurazioni magnetiche.
