Zobaczyć skyrmiony
Po raz pierwszy udało się bezpośrednio zobrazować skyrmiony, bardzo rzadki rodzaj momentu magnetycznego. Osiągnięcie jest dziełem zespołu z japońskiego Instytutu Zaawansowanej Nauki RIKEN, pracującego pod kierunkiem Yoshinoriego Tokury.
W tradycyjnych ferromagnesach momenty magnetyczne poszczególnych atomów układają się równolegle do siebie, w tym samym kierunku.
Jednak w niektórych magnesach oddziaływanie pomiędzy elektronami powoduje, że powstaje skyrmion czyli podobne do wiru ułożenie momentów magnetycznych. Współczesna fizyka do końca nie wie, czym są skyrmiony. Są one zwykle utożsamiane z barionami lub szerzej z solitonami.
Japończycy wykorzystali elektronowy mikroskop transmisyjny (TEM), który pozwala na obrazowanie struktur magnetycznych w wysokich rozdzielczościach. Dotychczas sądzono, że w ten sposób nie uda się zobrazować skyrmionów, gdyż do ich ujrzenia konieczne jest przyłożenie zewnętrznego pola magnetycznego. A to, jak uważano, zakłóci obraz. Uczeni z RIKEN zauważyli jednak, że zakłócenia nie występują, jeśli zewnętrzne pole zostaje przyłożone prostopadle do soczewek mikroskopu.
Naukowcy zaobserwowali ułożenie skyrmionów, byli też w stanie oglądać pojedynczy skyrmion i stwierdzić, że są one stabilne. To z kolei umożliwi manipulowanie skyrmionami, co może w przyszłości pozwolić na zbudowanie nowego rodzaju pamięci magnetycznych czy urządzeń elektronicznych.
Na razie jednak są to tylko rozważania dotyczące dalekiej przyszłości. Obecnie skrymiony można obserwować w temperaturze około 40 kelwinów (ok. -233 C).
W przyszłości będziemy musieli nie tylko znaleźć materiały, w których skyrmiony są stabilne w temperaturze pokojowej, ale również nauczyć się manipulowania ich ruchem za pomocą zjawisk elektromagnetycznych - stwierdził Tokura.
Komentarze (5)
Jarek Duda, 31 sierpnia 2010, 19:30
Straszne zamieszanie z tymi nazwami, ale skyrmion to raczej osobliwość punktowa - typu ładunku - wszystkie strzałki skierowane w punkt w 3D.
Osobliwość z obrazka z physorg jest 2D: typu spinu, jak kwanty pola magnetycznego w nadprzewodnikach ('fluxony' ) - w stylu tornada: na każdej płaszczyźnie prostopadłej do krzywej, robiąc pętlę dookoła osobliwości, pole robi pewną całkowitą/ułamkową ilość 'obrotów':
http://demonstrations.wolfram.com/SeparationOfTopologicalSingularities/
Ogólnie w fizyce tego typu struktury nazywamy solitonami - zlokalizowane, mające pewną energię spoczynkową (masę), którą mogą uwolnić anihilując z odpowiednim antysolitonem.
W matematyce tego typu zachowanie pola nazywamy osobliwością topologiczną i naturalnie na poziomie topologii dostajemy różne prawa zachowania: jak ilość obrotów pola wzdłuż zamkniętej krzywej odpowiada ilości osobliwości wewnątrz (linii pola magnetycznego), ilość pola wychodzącego z zamkniętej powierzchni odpowiada ilość punktowych osobliwości wewnątrz (prawo Gaussa) ...
Podobieństw z cząstkami jest znacznie więcej - wracając do skyrmionów, modelują one dobrze pojedyncze cząstki, więc może należy próbować solitonami modelować wszystkie? ... niestety z pewnych socjalnych powodów taka filozofia zlokalizowanych cząstek jest sprzeczna z ogólnie obowiązującym ortodoksyjnym spojrzeniem na mechanikę kwantową, które wręcz zakazuje wyobrażanie sobie jakiejś dynamiki za funkcją falową i kolapsem ... podczas gdy na takich makroskopowych fluxonach w nadprzewodniku już planuje się komputery kwantowe: http://www.rle.mit.edu/media/pr150/44.pdf
KONTO USUNIĘTE, 31 sierpnia 2010, 22:49
Jarek, ale Ty na pewno nie trollujesz? :-\
Ja widzę tu 2 nowe męskie imiona: Skimion i Solton.
Jarek Duda, 31 sierpnia 2010, 23:15
Chciałem sprostować i się rozpisałem, bo z jednej strony co chwilę jest o solitonach nius, a z drugiej takie 'klasyczne' obiekty topologiczne to jest temat dalej dość egzotyczny ... sory
Artykuł mówi o prostych osobliwościach, a skyrmiony w normalnej nomenklaturze to obiekty dość skomplikowane: http://en.wikipedia.org/wiki/Skyrmion
Mariusz Błoński, 31 sierpnia 2010, 23:57
Właśnie dlatego próbowałem dość ogólnie napisać, co to jest. Bo w kilku źródłach pisali dość niekonkretnie, przyznając, że nie bardzo wiadomo, co to ten skyrmion.
explorator, 1 września 2010, 11:56
Znów nowość kwantowa.I znów "tylko" w mikroskali.A znalazłem ogólne info,że są doniesienia fizyków o obserwacji efektów kwantowych w makroskalach!Chętnie przeczytałbym w dziale technologie właśnie o takich odkryciach.Może świat dzięki nim nie byłby w kółko taki sam.