https://www.nature.com/articles/s41563-023-01737-4首次观测到自然磁体中的磁单极子准粒子
根据麦克斯韦方程,磁性粒子只能以偶极子的形式成对出现,不存在只有“南”极或“北”极的磁单极子。但曾有理论物理学家预测了带有孤立“磁荷”的基本粒子存在,后来人们在实验室中首次观测到具有磁单极子性质的准粒子出现,不过科学家一直未能在天然材料中发现它。近日,剑桥大学的研究人员在赤铁矿(主要成分与铁锈相同)中发现了磁单极子,这是科学家首次在天然磁体中观测到磁单极子,相关研究发表于《自然·材料》(Nature Materials)。
磁性材料的拓扑相中表现出有序的自旋结构,这有助于科学家研究其特性,反铁磁体消失的净磁矩导致很难去研究它的自旋拓扑结构,在这项研究中,借助金刚石量子传感技术,科学家观察到了反铁磁材料赤铁矿表面的螺旋拓扑纹理和微弱的磁信号,揭示了此前无法在反铁磁材料中观测到的多种磁荷排列模式,包括单极子、偶极子和四极子。其中的单极子是通过多体相互作用产生,它们是许多自旋的集合状态,围绕着奇点而非某个粒子旋转。这项研究提供了一种探索磁单极子物理机制的方法,展现了金刚石量子传感技术在探索量子材料方面的潜力。研究人员表示,如果能以某种方式操控这些磁单极子,或许有助于开发超高速、高能效的计算机内存逻辑。(University of Cambridge)
--
FROM 101.224.254.*