Az skyrmion egymásba fonódó mágneses tereinek művészi ábrázolása.
(Kép: © Science Advances / Creative Commons)
Egy skyrmion leírható úgy, mint egy kavargó kvázi-részecske, csavaró mezővonalak csomója vagy szubatomi hurrikán. Ezenkívül az egyik legnehezebb fizikai fogalom az emberek számára. Ennek oka az, hogy ezeket a nanoméretű zavarokat a legegyszerűbben lehet matematikailag leírni, és annak ellenére, hogy közel 60 éve ismertek, a fizikusok csak a közelmúltban kezdték meg gyakorlati alkalmazásokat találni az skyrmionok számára.
A skyrmions története
A Skyrmionokat a brit nukleáris fizikusnak, Tony Skyrme-nek nevezték el, aki először 1961-ben javasolta létezésüket. Ötlete az volt, hogy olyan szubatómiai entitásokat modellezzen, mint a protonok és a neutronok, az összes részecske kvantummezőjében lévő kanyarodott csavarások felhasználásával, az American Physical Society szerint. Noha a koncepció sok szempontból hasznos volt, például az alapvető részecskék, például kvarkok és gluonok néhány tulajdonságának pontos megjósolásakor, küzdött a nukleáris viselkedés más szempontjaival.
Az elgondolást végül felváltotta egy kvantumkromodinamika néven ismert elmélet, amely a szubatomi részecskék modellezésében sikeresebb volt. A skyrmionokat azonban a mágneses tereken dolgozó kutatók újjáéledték, amelyek ugyancsak összehangolhatók örvényszerű örvények formálására.
A mágneses szekcióban a csomózott mágneses mező vonalak úgy körbekerülnek, mint a kulcskarikák, amelyek beakadnak más kulcstartókba, nanométer méretű alak létrehozása ezt lehetetlen szétszedni a gyűrűk megszakítása nélkül. A mágneses mezőben a képződmény eltolódhat az egyik helyről a másikra, a skyrmion segítségével újból felkészülni az adott hely vonaltól.
Mire jó az skyrmions?
Mivel az skyrmionok annyira kicsik és stabilak, a fizikusok érdeklődnek ezen részecskékhez hasonló entitások futurisztikus számítógépekben és elektronikus memória tárolásában való ellenőrzése érdekében, a Physics Today szerint. A kutatók kezdetben csak olyan anyagokban tudtak indukálni a mágneses szekciókat, amelyeket nagyon hideg hőmérsékletre hűttek, de manapság szobahőmérsékleti tárgyakban készülnek.
Mivel a mágneses elosztásokban tárolt adatok megőrzése és elektronikus hozzáférésük viszonylag kevés energiát igényel, a mérnökök szerint ezek a részecskék nagyon hatékony memória-tároló eszközök. Az skyrmionics nevű feltörekvő terület most az ilyen új generációs készülékek létrehozására szólít fel.
A Skyrmions magyarázhatja egy furcsa és titokzatos jelenséget is labda villám - egy ritka izzó gömb, amely zivatarok során megjelenhet, és a levegőben elcsúszhat, és messze meghaladja a legismertebb egyenetlen villámot. 2018-ban egy csapat azt javasolta, hogy a skyrmionokban felbukkanó kavargó csomókat valamilyen módon létrehozó természetes folyamatok ugyanazok, amelyek golyóvillanást eredményeznek.
Más kutatók megkezdték a Skyrme eredeti modelljeinek újjáélesztését és módosították azokat, hogy jobban megmagyarázzák a nukleáris fizika fogalmait, mint például a megjósolni a magok viselkedését és alakját.
További források:
- Tudjon meg többet a skyrmions számítástechnikában történő felhasználásáról a Mérnöki és Technológiai oldalon.
- Tudjon meg többet az skyrmions-ről, mint az adattárolás következő generációjáról, a Berkeley Lab-tól.
- Nézze meg, mi a Skyrmion? A Science News-ból.
