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科学家发现一种“基于单线态”的全新磁体

发布时间:2019-02-16 浏览次数:280

据美国趣味科学网站2月9日报道,科学家发现了隐藏在一种铀化合物里的全新类型的磁体,或使计算机更高效储存信息。该化合物USb2(一种铀和锑的化合物)——即所谓的“基于单线态”的磁体——是一种新磁体,因为它产生磁性的方式与科学家已知的任何其他磁体完全不同。

电子会产生它们自己的微小磁场。这些磁场有“北极”和“南极”,这是一种被称为“自旋”的量子力学性质的结果。在大多数物体中,这些磁场指向任意方向,从而相互抵消。但在某些材料中,这些磁场却变得一致。

报道称,USb2同很多其他物质相似的地方在于,它内部的电子不倾向于将它们的磁场指向同一方向,因此它们不会通过它们的联合磁场强度产生磁性。

然而,USb2中的电子可以合作形成被称为“自旋激子”的量子力学物体。

报道称,自旋激子同常规粒子——电子、质子、中子、光子等等——不同。它们是准粒子。在我们的宇宙中,这些准粒子不是离散的物体,但当物理粒子群开始共同以奇怪的方式行动时,这些准粒子就会表现得像离散物体一样。

自旋激子产生于电子群的相互作用。当它们得以形成,磁场也就被创造出来。

研究人员在2月7日发表在英国《自然·通讯》上的一篇论文中说,在化合物USb2中,磁场会在一瞬间形成,并以几乎同样的速度迅速消失。

报道称,在通常情况下,铁棒的磁矩会逐步变得一致,磁化与非磁化状态之间的转变并不剧烈。而在基于单线态的磁体中,这类转变比较剧烈。自旋激子通常是不稳定的,但聚集在一起时,它们会变得稳定。当这些群集形成时,它们会启动一个级联反应。就像依序倒下的多米诺骨牌一样,自旋激子会快速、突然地填满整个物质,并变得一致。

与一般磁体相比,USb2这种磁体更容易在磁化与非磁化状态之间进行转换。鉴于很多计算机依靠来回调换磁体以储存信息,未来有一天,或许基于单线态的装置会比传统的磁装置以更有效的方式运作。


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