Skymion savstarpēji saistīto magnētisko lauku attēlojums māksliniekam.
(Attēls: © Science Advances / Creative Commons)
Skymionu var raksturot kā virpuļojošu kvazdaļiņu, sagriešanās lauka līniju mezglu vai subatomisku viesuļvētru. Tie ir arī viens no vissarežģītākajiem fizikas jēdzieniem, ko cilvēkiem saprast. Tas ir tāpēc, ka šos nanodaļiņu traucējumus ir visvieglāk aprakstīt matemātiski, un, neskatoties uz to, ka par tiem ir zināms gandrīz 60 gadus, fiziķi tikai nesen ir sākuši atrast praktiskus pielietojumus skyrmioniem.
Skyrmions vēsture
Skyrmions ir nosaukts par britu atomfiziku Toniju Skyrme, kurš pirmo reizi ierosināja to eksistenci 1961. gadā. Viņa ideja bija modelēt subatomiskās entītijas, piemēram, protonus un neitronus, izmantojot izliektus pagriezienus kvantu laukā, kas piemīt visām daļiņām, saskaņā ar Amerikas fizisko biedrību. Kaut arī šī koncepcija bija noderīga daudzos veidos, piemēram, precīzi paredzot tādas pamata daļiņu īpašības kā kvarki un gluoni, tā cīnījās ar citiem kodolieroču uzvedības aspektiem.
Ideju galu galā aizstāja teorija, kas pazīstama kā kvantu hromodinamika, kas veiksmīgāk modelēja subatomiskās daļiņas. Bet skyrmionus atdzīvināja pētnieki, kas strādā pie magnētiskajiem laukiem, kurus var pierunāt arī, veidojot virpuļveidīgus virpuļus.
Magnētiskajā skyrmionā mezglotās magnētiskā lauka līnijas apvijas viena otrai līdzīgi kā atslēgu gredzeni, kas nofiksējas citos atslēgu gredzenos, izveidojot nanometra mēroga formu to nav iespējams nojaukt, nesalaužot gredzenus. Magnētiskā laukā veidojums var novirzīties no vienas vietas uz otru ar skyrmion padarot sevi no jauna no līnijām jebkurā vietā.
Kas ir skyrmions?
Tā kā skyrmioni ir tik mazi un stabili, fiziķi ir ieinteresēti kontrolēt šīs daļiņām līdzīgās entītijas izmantošanai futūristiskos datoros un elektroniskās atmiņas glabāšanā, saskaņā ar Physics Today. Sākotnēji pētnieki varēja izraisīt magnētiskas skyrmijas tikai materiālos, kas bija atdzesēti līdz ļoti aukstai temperatūrai, bet tagad tos parasti ražo istabas temperatūras objektos.
Tā kā magnētiskajās sadaļās saglabāto datu uzturēšanai un elektroniskai piekļuvei ir nepieciešams diezgan maz enerģijas, inženieri domā, ka šīs daļiņas varētu ļoti efektīvas atmiņas glabāšanas ierīces. Topoša joma, saukta skyrmionics, tagad ir veltīta šādu nākamās paaudzes ierīču radīšanai.
Skyrmions varētu izskaidrot arī dīvainu un noslēpumainu parādību, kas pazīstama kā bumba zibens - reta kvēlojoša bumba, kas var parādīties pērkona negaisa laikā un negaiss, kas tālu pārspēj pazīstamākos robaino zibens. 2018. gadā komanda ierosināja, ka dabiskie procesi, kas kaut kādā veidā rada virpuļojošos mezglus, kas rodas skyrmions, ir tie paši, kas rada bumbiņu zibens.
Citi pētnieki ir sākuši atdzīvināt Skyrme oriģinālos modeļus un ir tos modificējuši, lai labāk izskaidrotu kodolfizikas jēdzienus, piemēram, paredzēt kodolu uzvedību un formu.
Papildu resursi:
- Uzziniet vairāk par skyrmions izmantošanu skaitļošanas tehnoloģijās no inženierzinātnes un tehnoloģijas.
- Uzziniet vairāk par skyrmions kā nākamās paaudzes datu glabāšanu no Berkeley Lab.
- Skaties Kas ir Skyrmion? No zinātnes ziņām.
