Umetnikov prikaz prepletajočih se magnetnih polj skyrmiona.
(Slika: © Science Advances / Creative Commons)
Skyrmion lahko opišemo kot vrtinčni kvazi-delček, vozel zasukanih poljskih črt ali subatomski orkan. So tudi eden najtežjih fizičnih pojmov, ki jih človek razume. To je zato, ker je te motnje nano velikosti najlažje opisati matematično in kljub temu, da je približno 60 let znano, so fiziki šele pred kratkim začeli iskati praktične aplikacije za skyrmions.
Zgodovina skyrmions
Skyrmions je imenovan za britanskega jedrskega fizika Tonyja Skyrmeja, ki je prvi predlagal njihov obstoj leta 1961. Njegova ideja je bila modelirati subatomske entitete, kot so protoni in nevtroni, s pomočjo zvitih zvitkov v kvantnem polju, ki jih imajo vsi delci, po podatkih Ameriškega fizičnega društva. Čeprav je bil koncept uporaben na več načinov, na primer natančno napovedovanje nekaterih lastnosti temeljnih delcev, kot so kvarki in gluoni, se je spopadel z drugimi vidiki jedrskega vedenja.
Idejo je na koncu nadomestila teorija, znana kot kvantna kromo-dinamika, ki je bila uspešnejša pri modeliranju subatomskih delcev. Toda skyrmions so oživili raziskovalci, ki delajo na magnetnih poljih, ki jih je mogoče vgraditi v vrtinčne vrtine.
V magnetnem skyrmionu se zapletene črte magnetnega polja ovijejo druga ob drugo, kot da se obeski za ključe priklenejo v druge obročke, ustvarjanje oblike v nanometrski lestvici to je nemogoče razstaviti, ne da bi zlomili obroče. V magnetnem polju lahko tvorba lebdi z ene točke na drugo, s skyrmionom na novo naredi od vrstic na katerem koli mestu.
Za kaj so dobri skyrmioni?
Ker so skyrmioni tako majhni in stabilni, so fiziki zainteresirani za nadzor nad temi delci podobnimi enotami za uporabo v futurističnih računalnikih in elektronskem pomnilniku, po podatkih Physics Today. Na začetku so raziskovalci lahko povzročili magnetne nebesne snovi v materialih, ki so bili ohlajeni na zelo hladne temperature, vendar jih zdaj rutinsko proizvajajo v predmetih sobne temperature.
Ker je za vzdrževanje in elektronski dostop do podatkov, shranjenih v magnetnih skyrmionsih, potrebnih sorazmerno malo energije, inženirji menijo, da bi lahko ti delci poskrbeli za zelo učinkovite pomnilniške naprave. Nastajajoče polje, imenovano skyrmionics, je zdaj namenjeno ustvarjanju takšnih naprav nove generacije.
Skyrmions bi lahko pojasnili tudi čuden in skrivnosten pojav, znan kot krogla strele - redka žareča krogla, ki se lahko pojavi med nevihtami in skejterji po zraku, daleč presega bolj znano nazobčano strelo. Leta 2018 je ekipa predlagala, da so naravni procesi, ki nekako ustvarijo vrtinčaste vozle, ki nastanejo v skyrmions, enaki tistim, ki proizvajajo kroglo strele.
Drugi raziskovalci so začeli oživljati originalne modele Skyrme in jih spreminjali, da bi bolje razložili koncepte v jedrski fiziki, kot so napovedovanje vedenja in oblike jeder.
Dodatni viri:
- Več o uporabi skyrmions v računalniški tehnologiji, od Engineering & Technology.
- Več o skyrmionsu kot naslednji generaciji shranjevanja podatkov, iz Berkeley Lab.
- Pazi, kaj je Skyrmion? Iz Science News.
