Bizarul magnetism cuantic, observat pentru prima oară de fizicieni

Folosind atomi răciţi la temperaturi extrem de scăzute, fizicienii au observat pentru prima oară un fenomen extrem de ciudat denumit magnetism cuantic, fenomen care descrie comportamentul de magnet al atomilor singulari, conform LiveScience.com.
Cristina Dinu
28 mai 2013, 20:45
Bizarul magnetism cuantic, observat pentru prima oară de fizicieni

Magnetismul cuantic este puţin diferit de magnetismul în accepţiunea sa clasică pentru că atomii singulari au o calitate specifică particulelor ce poartă denumirea de spin (se rotesc în jurul axei proprii). Observarea comportamentului atomilor individuali a fost dificilă pentru că a necesitat răcirea atomilor până la temperaturi extrem de scăzute şi găsirea unei modalităţi de a-i ‘bloca’, scrie Agerpres.

Noua descoperire, prezentată pe larg în ultimul număr al revistei Science, deschide calea spre o mai bună înţelegere a unor fenomene fizice cum ar fi superconductivitatea, care pare să fie legată de proprietăţile cuantice colective ale unor clase de materiale.

Echipa de cercetători de la Institutul Tehnologic Federal din Elveţia, de la Zurih, s-a concentrat asupra spinului atomilor, pentru că acest spin conferă proprietăţile magnetice unui magnet – fiecare spin al atomilor dintr-un magnet este orientat în aceeaşi direcţie.

Pentru a obţine o imagine concretă a spinului atomic, cercetătorii au răcit atomi de potasiu până aproape de zero absolut (-273 grade Celsius). În acest mod, ‘zgomotul’ termic aleator – de fapt radiaţia de fundal – nu a afectat experimentul.

Apoi oamenii de ştiinţă au creat o ‘reţea optică’ – o structură formată din raze laser care se intersectează. Aceste raze interferează una cu cealaltă şi dau naştere unor regiuni cu energie potenţială ridicată şi respectiv scăzută. Atomii neutri (fără sarcină) tind să se concentreze în regiunile de energie scăzută, denumite ‘puţuri’ de energie scăzută.

Odată construită această ‘reţea’, atomii vor penetra aleator aceste ‘puţuri’ din cauza naturii cuantice a particulelor care le permite să fie în mai multe locuri în acelaşi timp, sau să aibă diferite niveluri energetice în acelaşi timp.

Un alt factor care determină unde se vor aşeza atomii în această incintă de raze laser este spinul lor. Astfel, doi atomi cu acelaşi spin nu se pot afla în acelaşi ‘puţ’ energetic din incinta alcătuită din raze laser. Acest lucru înseamnă că un atom are tendinţa de a pătrunde într-un ‘puţ’ energetic alături de un alt atom de spin opus. După o perioadă de timp se remarcă organizarea spontană a unei linii de atomi cu spinurile după un model nealeator. Acest tip de comportament este diferit pentru materialele din lumea macroscopică, a căror orientare poate acoperi o gamă variată de valori intermediare – acest comportament explică şi de ce majoritatea materialelor din lumea macroscopică nu sunt magneţi – spinurile electronilor din atomi sunt orientate aleator şi se anulează unul pe celălalt.

Exact acest lucru au descoperit cercetătorii elveţieni. Spinul atomilor se organizează, cel puţin la scara experimentului derulat.

‘Întrebarea care se pune este care sunt proprietăţile magnetice ale acestor lanţuri atomice unidimensionale?’, a declarat Tilman Esslinger, profesor de fizică la laboratorul ETH unde s-a derulat acest experiment. ‘Există materiale cu astfel de proprietăţi şi cum ar putea fi ele folosite?’, a mai adăugat el.

Acest experiment deschide posibilitatea creşterii numărului de atomi din aceste ‘reţele optice’ şi chiar obţinerea unor structuri atomice bidimensionale de tip reţea sau a unora triunghiulare.

‘Acest studiu oferă fundament pentru diferite alte chestiuni teoretice’, susţine profesorul Jong Han, specialist în fizica materiei condensate la State University of New York din Buffalo, care nu a participat însă la experiment. ‘Ei au stabilit faptul că au observat o ordine magnetică locală pentru grupuri de atomi’, a mai adăugat el.

Dacă această ordine identificată de oamenii de ştiinţă elveţieni se extinde şi la o scară mai mare rămâne o chestiune importantă, pentru că magnetismul rezultă din spinul atomilor aliniaţi. De obicei, aceste spinuri sunt aliniate aleator, însă la temperaturi foarte scăzute şi la scară mică acest lucru se schimbă şi astfel magneţii cuantici se comportă diferit.

DailyBusiness
Românii, luați la control! Amenzi de până la 1.500 de lei între 1 și 6 aprilie
Spynews
Anunț ANM de ultimă oră! A fost emis cod galben de vreme severă. Zeci de județe, sub atenționare
Bzi.ro
Loredana Groza s-a sărutat cu un cal! Ipostază șocantă a devenit virală! – FOTO
Fanatik.ro
Horoscopul florilor, realizat de Mihai Voropchievici. Partea a treia: nativii care nu pot fi deloc controlați
Capital.ro
Doliu la Antena 1! Tragedia a lovit lumea televiziunii. S-a stins după aproape 30 de ani de carieră
Playtech.ro
Ne aşteaptă vremuri grele! Ce se întâmplă, în România, după taxele lui Trump. Analiza îngrijorătoare a unui profesor de economie
DailyBusiness
Salarii explozive în România! Joburi de peste 10.000 lei pe lună și oportunități uriașe pentru câteva domenii în creștere
Adevarul
Criza politică dă de pământ cu economia României. La ce se așteaptă experții anul acesta
wowbiz.ro
Regele Charles, la spital! Palatul Buckingham a făcut anunțul cu privire la starea de sănătate a monarhului
Spynews
Insula din Grecia perfectă pentru familii. Priveliștile sunt spectaculoase, iar apele calme sunt ideale pentru înotătorii începători
Spynews
Cine sunt și cum arată surorile lui chef Alexandru Sautner. Doina Militaru și Cristina Iacob au gătit pentru jurați și au primit cuțitul de argint
Evz.ro
Un nou trend pe TikTok. A ajuns mai popular ca ciocolata Dubai
Ego.ro
Dana Budeanu... abia o mai recunoști! Cum arăta vedeta acum 15 ani
Prosport.ro
FOTO. Îi face concurență celei mai frumoase femei din lume
kanald.ro
Cum va fi vremea de Paște și de Florii. Meteorologii Accuweather au anunțat prognoza meteo
Cancan.ro
Cu cât a ajuns să se vândă kilogramul de miel în Cluj-Napoca! Românii au crezut că este o eroare
Playsport.ro
Incredibil! Cum poate să arate Sandra Izbașa la 11 ani după ce s-a retras din gimnastică. Imaginile au scăpat pe net
Capital.ro
România a pierdut cea mai iubită cântăreață de muzică populară. Niciodată nu va fi uitată de români
StirileBZI
Câți bani pot să scoată românii de la bancomat în 2025. Băncile au impus noi limite!
Prosport.ro
FOTO. Cea mai frumoasă fotbalistă din lume s-a iubit cu colega ei
stirilekanald.ro
A murit! Fiica sa a făcut anunțul cutremurător
Florin Busuioc, internat de urgență la spital: „A fost o formă urâtă de gripă, m-a dărâmat complet”
MediaFlux
Viitorul președinte al României! Candidatul surpriză de pe primul loc!
Shtiu.ro
Cine a inventat CNP-ul și CE ASCUNDE ultima CIFRA a CNP-ului? Dacă ai 3 sau 8 însemană că...
Puterea.ro
Scenarii alternative pentru România după alegerile prezidențiale din 2025 (partea I)