Studiul care schimbă manualele de fizică: oamenii de ştiinţă au descoperit o nouă formă a magnetismului

Cercetătorii de la MIT au demonstrat existenţa unei noi forme a magnetismului, pe care au denumit-o „quantum spin liquid”. Aceasta este cea de-a treia formă a magnetismului descoperită până acum.

Magnetismul cu care majoritatea dintre noi suntem obişnuiţi, feromagnetismul, este forţa care face busolele să arate nordul şi magneţii să stea lipiţi de frigidere.

Cea de-a doua formă a magnetismului a adus un Premiu Nobel oamenilor de ştiinţă care au prezis existenţa sa. Antiferomagnetismul descrie o stare în care câmpurile magnetice opuse formate din particule minuscule în interiorul unui metal se anulează reciproc, dar modifică structura metalului. Fără descoperirea celei de-a doua forme a magnetismului, hard-diskurile prezente în fiecare computer nu ar putea exista.

Cea de-a treia formă a magnetismului a fost denumită QSL (quantum spin liquid) şi acţionează complet diferit.

În cadrul unui cristal creat de oamenii de ştiinţă în urma unui efort care a durat 10 luni, „momente” magnetice se învârt şi fluctuează în mod constant, schimbându-şi orientarea la fel ca nişte molecule care trec una pe lângă celălalt într-un lichid. Această stare a fost prezisă de cercetători încă din anii '80, însă abia în ultimii ani progresul ştiinţific a accelerat pentru a permite demonstrarea concretă a stării QSL.

Care sunt schimbările pe care le aduce această descoperire? Experţii spun că este o modificare atât de radicală a înţelegerii fizicii, încât nici măcar oamenii de ştiinţă implicaţi în acest proiect nu pot preconiza ramificaţiile descoperirii.

„Ar putea să dureze foarte mult timp până când această cercetare fundamentală va duce la aplicaţii practice”, a explicat Young Lee, profesor de fizică la MIT.

Efortul ştiinţific ar putea duce la îmbunătăţiri în domeniul stocării de date şi în cel al comunicaţiilor, a explicat profesorul, fiind posibilă folosirea unui fenomen cuantic exotic cunoscut sub numele de long-range entanglement, în care două particule aflate la o mare distanţă una de cealaltă îşi influenţează reciproc stările.

De asemenea, descoperirea ar putea ajuta cercetările din domeniul superconductorilor, folosiţi azi în aparatele RMN şi în staţiile de telefonie mobile, ce ar putea permite în viitor crearea unor supertrenuri electrice şi a unor reţele electrice inteligente.

Unul dintre cele mai interesante aspecte ale stării QSL este modul în care magnetismul particulelor minuscule duce la influenţa reciprocă a acestora, astfel încât acestea aveau stări cuantice fracţionale. „Nu există nicio teorie care să explice ceea ce am observat”, a explicat Lee.

Subir Sachdev, un profesor de fizică la Universitatea Harvard care nu a luat parte la acest studiu, afirmă că descoperirea „este foarte importantă şi deschide un nou capitol din istoria fizicii”.