Перший запуск важкої ракети Falcon Heavy компанії SpaceX запланований на 29 грудня 2017 року
14 Листопада , 2017
Швидший і витонченіший: новий спритний робопес від Boston Dynamics
14 Листопада , 2017

Крихітні наномагніти можуть зберігати стабільність при левітації, завдяки квантовим ефектам

Група дослідників з Інституту теоретичної фізики Інсбрукського університету, Інституту квантової оптики Макса Планка, Мюнхен, Німеччина, та Інституту квантової інформатики і квантової оптики австрійської Академії наук продемонстрували, що обмеження так званої теореми Ірншоу (Earnshaw’s theorem) можуть бути успішно подолані за допомогою використання деяких ефектів квантової фізики. Наслідком цього є те, що крихітні наномагніти можуть левітувати в середовищі статичного магнітного поля, зберігаючи стабільність, а відповідальним за все це є квантовий кутовий момент обертання електронів.
У 1842 році британський математик Семюель Ірншоу довів, що при левітації постійних магнітів в статичному полі неможливо знайти таку конфігурацію, яка забезпечить стабільність цієї системи. Будь-який, навіть найменший, вплив змусить магніт змінити своє положення, система стане нестабільною і в кінці кінців зазнає краху. В популярних іграшках з магнітною левитацією стабільність системи зберігається за рахунок моменту інерції обертання магнітного вовчка, що в разі будь-якого збурення починає рухатись по спіралі.
“Ми продемонстрували, що крихітні наномагнітні частинки можуть стабільно левітувати в статичному полі” – розповідає Оріоль Ромеро-Ісарт (Oriol Romero-Isart), дослідник з Інсбрукського університету, – “Це відбувається без здійснення спіральних рухів магніту, в даному випадку квантово-механічні властивості магнітної наночастинки виконують роль стабілізатора, і не проявляються на більшому, макроскопічному рівні”.
Дослідники провели ряд теоретичних досліджень, в результаті яких було доведено, що стабільність системи з левітуючим магнітом збільшується із зменшенням діаметру магнітної частинки і залежить від величини статичного поля. За збільшення стабільності системи несе відповідальність гіромагнітний ефект, що з’являється в результаті реакції квантових кутових моментів обертання електронів магнітного матеріалу на зміну напрямку магнітного поля через зміщення частинки. В результаті цієї реакції система знову повертається в стабільний стан, який характеризується досить складною заплутаністю всіх магнітних “ступенів свободи” наночастинки-магніту.
Дослідницька група налаштована досить оптимістично і її члени впевнені в тому, що їм найближчим часом вдасться спостерігати стабільну левітацію магнітної наночастинки експериментальним шляхом. Подальші дослідження в даному напрямку можуть привести до відкриття невідомих ще нових квантових явищ, а з практичної точки зору левітуючі магнітні наночастинки можуть послужити основою для вимірювальних інструментів і нових типів датчиків, які забезпечать найвищу точність проведених вимірювань.

Джерело

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: 
Inline
Inline