Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Тетраэдр, у которого три иона оказываются направлены внутрь, становится северным «монополем», а соседний, один из ионов которого, нарушив баланс, ориентируется наружу, - южным «монополем».

Популярная механика; квази-монополи; вперед, к «Теории Всего»

Ключевые слова:  монополи, периодика

Автор(ы): Популярная механика

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

21 сентября 2009

Магнитный монополь – гипотетическая частица, предсказанная Полем Дираком еще в 1930-х. Считается, что она должна являться элементарным носителем магнитного поля, определяя его напряженность, как заряд других элементарных частиц определяет напряженность поля электрического. Главное свойство монополя – наличие только одного магнитного полюса, тогда как все обычные магнитны (и даже обладающие магнитным полем частицы) представляют собой диполи. Подробно о грандиозном поиске этой поразительной частицы мы писали в статье «Джинн из луковицы».

На днях о весьма многообещающей находке в этой области сообщили сразу две команды ученых – группа Тома Феннелля (Tom Fennell) из Франции и группа Джонатана Морриса (Jonathan Morris) из Германии. Нет, это не сами монополи, но их прямые аналоги, обладающие главным свойством этих частиц – одним полюсом магнитного поля.

Обе команды исследователей использовали в работе экзотическую форму кристалла, «спиновый лед», форму, в которой несущие магнитное поле ионы организованы так же, как ионы водорода в кристалле льда: они расположены на вершинах тетраэдра (см. иллюстрацию слева). При температурах, близких к абсолютному нулю, эта структура организуется так, что два иона ориентируются, направляя свои северные полюса наружу относительно тетраэдра, а два остальных – внутрь, в сторону центра фигуры.

Где же тут монополи, спросите вы? А дело в том, что если один из ионов меняет свою ориентацию – скажем, получив дополнительную энергию извне – четыре иона перестают уравновешивать друг друга, и у магнитного поля в тетраэдре появляется направление. Причем магнитное поле это не привязано к определенному иону, а распределено по всей структуре: один из тетраэдров становится южным, а другой – северным полюсом образовавшегося магнита.

Если процесс начинает распространяться далее, на соседние структуры полюса магнита смещаются, причем совершенно независимо друг от друга – это-то и позволяет рассматривать их, как два отдельных, не связанных друг с другом монополя.

Причем, это вовсе не является жонглированием понятиями. Так, группа Феннелля, облучив спиновый лед титаната гольмия пучком поляризованных нейтронов и измерив изменение угла его поляризации для разных углов падения, увидели, что в структуре льда действительно появляются, а при нагревании – и распространяются подобные квази-монополи. Причем ведут они себя в точности так, как, по теоретическим расчетам, должны вести себя монополи самые настоящие.

Группа Морриса использовала тот же материал, но подошла к выводу о монополях с другой стороны. Приложив к спиновому льду титаната гольмия внешнее магнитное поле, исследователи максимально «вытянули» образующиеся магниты, разнеся южный и северный полюса и удлинив цепочку расположенных между ними разбалансированных тетраэдров. Само наличие этих нитей также было продемонстрировано с помощью рассеяния нейтронов. Затем ученые начали подогревать образец, показав, что энергии для этого требуется как раз столько, как если бы образец был заполнен «газом» частиц-монополей, взаимодействующих друг с другом.

Впрочем, трудно отделаться от мысли о том, что пока что такие монополи – лишь квазичастицы, представляющие собой вариации в положении ионов в кристаллической структуре «спинового льда». Они, конечно, не приведут к созданию «Теории Всего», которая положит единый закон под все виды фундаментальных взаимодействий.

Однако результаты интересны хотя бы тем, что показывают: в твердых телах, в принципе, можно создавать самые разные квазичастицы для их изучения и использования. К примеру, Феннелль полагает, что такие квази-монополи могут стать основой для электронных приборов совершенно нового типа, магнитных.

Кстати, появление магнитных монополей некоторые слишком рьяные защитники окружающей среды называли в числе самых опасных возможных результатов работы Большого Адронного Коллайдера – и даже инициировали по этому поводу судебное разбирательство. Об этом лучше всего узнать из заметки «Суд над частицами».

По публикации ScienceNOW


В статье использованы материалы: Популярная механика


Средний балл: 10.0 (голосов 1)

 


Комментарии
Палии Наталия Алексеевна, 23 сентября 2009 10:48 
появление магнитных монополей некоторые слишком рьяные защитники окружающей среды называли в числе самых опасных возможных результатов работы Большого Адронного Коллайдера - а мне казалось, что более опасные последствия могло бы иметь манипулирование бозонами Гиггса (Higgs bosons), пока еще не открытыми.
На сайте Nature в подборке "Nature Insight: The Large Hadron Collider", а также на странице Nature Specials можно узнать много интересного о LHC.
В РУНЕТе - на сайте Элементы большой науки
Палии Наталия Алексеевна, 23 сентября 2009 11:21 
В заметке Monopoles apart (www.spectroscopynow.com/coi/cda/home.cda ?chId=5)
приведен красивый рисунок "Neutron evidence of magnetic monopoles in spin ice"
Палии Наталия Алексеевна, 16 октября 2009 17:28 
В журнале Science (16 October 2009: Vol. 326. no. 5951) уже опубликованы две статьи:
Magnetic Colomb Phase in the Spin Ice Ho2Ti2O7
и Dirac Strings and Magnetic Monopoles in the Spin Ice Dy2Ti2O7

Пока не "потрогаю руками" такой удивительный однонаправленный магнит - не за что не поверю.
Вы правы, нам его никогда не потрогать. Просто это чушь собачья.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Дырка
Дырка

Наносистемы: физика, химия, математика (2024, Т. 15, № 1)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume15/15-1
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 4)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-4
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2023 году
коллектив авторов
30 мая - 01 июня пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.