Kunstniku kujutis skyrmioni omavahel seotud magnetväljadest.
(Pilt: © Science Advances / Creative Commons)
Skymioni võib kirjeldada kui keerduvat kvaasiosakest, keerduvate väljajoonte sõlme või subatomaatilist orkaani. Nad on ka üks raskemini mõistetavaid füüsikalisi mõisteid inimesele. Seda seetõttu, et neid nanosuuruse häireid on kõige lihtsam matemaatiliselt kirjeldada ja vaatamata sellele, et neid on teada juba ligi 60 aastat, on füüsikud hakanud skyrmionide jaoks alles hiljuti praktilisi rakendusi leidma.
Skyrionide ajalugu
Skyrmionid on nimetatud Briti tuumafüüsiku Tony Skyrme järgi, kes pakkus nende olemasolu esmakordselt välja 1961. aastal. Tema idee oli modelleerida subatomaatilisi entiteete nagu prootonid ja neutronid, kasutades keerdunud keerdumisi kvantväljas, mida kõik osakesed omavad, vastavalt Ameerika füüsilise seltsi andmetele. Kuigi kontseptsioon oli kasulik mitmel viisil, näiteks selliste põhiosakeste nagu kvargid ja gluoonid, mõne omaduse täpseks ennustamiseks, nägi see vaeva tuumakäitumise muude aspektidega.
Idee asendas lõpuks kvantkromodünaamikaks tuntud teooria, mis oli subatomiliste osakeste modelleerimisel edukam. Kuid skyrmioonid on taaselustatud magnetväljadega töötavate teadlaste poolt, mida saab ka muuta keeristetaoliste keeriste moodustamiseks.
Magnetilises jaotuses mähivad sõlmitud magnetvälja read üksteise ümber nagu võtmerõngad, mis haakuvad teistesse võtmerõngastesse, nanomeetri skaala kuju loomine seda on võimatu rõngaid purustamata laiali tõmmata. Magnetväljas võib formatsioon triumfi abil triivida ühest kohast teise tehes end uuesti liinidest suvalises asukohas.
Mille jaoks skyrmionid head on?
Kuna skyrmionid on nii väikesed ja stabiilsed, on füüsikud huvitatud nende osakestetaoliste üksuste juhtimisest futuristlikes arvutites ja elektroonilises mäluseadmes kasutamiseks. vastavalt Physics Tänavale. Algselt suutsid teadlased tekitada magnetilisi eraldusi ainult materjalides, mis olid jahutatud väga külma temperatuurini, kuid nüüd toodetakse neid tavapäraselt toatemperatuuril asuvates objektides.
Kuna magnetilistes eraldustes salvestatud andmete säilitamiseks ja elektroonilisele juurdepääsule kulub suhteliselt vähe energiat, arvavad insenerid, et need osakesed saaksid väga tõhusad mäluseadmed. Tekkiv valdkond nimega skyrmionics on nüüd pühendatud selliste järgmise põlvkonna seadmete loomisele.
Skyrmions võib selgitada ka veidrat ja salapärast nähtust, mida nimetatakse palli välk - haruldane hõõguv orb, mis võib ilmneda äikesetormide ajal ja õhku paiskudes, edestades kaugelt tuntumaid sakilisi välke. 2018. aastal tegi meeskond ettepaneku, et looduslikud protsessid, mis mingil viisil tekitavad skyrmionides tekkivaid keeriseid, on samad, mis tekitavad kuuli välku.
Teised teadlased on hakanud Skyrme'i originaalmudeleid taaselustama ja neid modifitseerinud, et paremini selgitada tuumafüüsika mõisteid, näiteks tuumade käitumise ja kuju ennustamine.
Lisaressursid:
- Lisateavet skyrmionide kasutamise kohta infotehnoloogias leiate inseneride ja tehnoloogia alalt.
- Lisateavet skyrmionide kui järgmise põlvkonna andmesalvestuse kohta saate Berkeley Labist.
- Vaata, mis on Skyrmion? Teadusuudistest.
