ساخت آهنربایی که روی هوا شناور می‌ماند

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ScienceDaily، در سال 1824 ساموئل ارنشاو، ریاضیدان انگلیسی، ثابت کرد که هیچ پیکربندی ثابتی برای آهنرباهای شناور دائمی وجود ندارد. اگر یک آهنربا بالای آهنربای دیگری شناور باشد، کوچک‌ترین خللی منجر به سقوط سیستم می‌شود. آهنرباهای شناور تئوری ارنشاو را رد کرد؛ اگر خللی به آهنربا وارد شد، حرکت چرخشی آهنربای بالایی موجب اصلاح و ثبات سیستم می‌شود.

مکس پلانک، محقق موسسه اپتیک کوانتومی، در همکاری با گروه تحقیقاتی دانشگاه اینسبراک نشان داد که در دنیای کوانتومی، نانوذرات غیرچرخشی می‌توانند در یک میدان مغناطیسی به صورت ثابت شناور باقی بمانند. خواص مکانیکی کوانتوم در دنیای ماکروسکوپی قابل شناسایی نیستند اما به شدت اشیای نانویی را تحت تاثیر قرار می‌دهند.

پایداری ناشی از اثر ژیرومغناطیسی

در سال 1915، آلبرت انیشتین و واندر جوانز، فیزیکدان هلندی، کشف کردند که خواص مغناطیسی نتیجه یکی از قوانین مکانیکی کوانتوم است: زاویه کوانتومی الکترون‌ها یا چرخش الکترون. حالا دانشمندان نشان داده‌اند که چرخش الکترون‌ها در یک میدان مغناطیسی به یک نانوآهنربا اجازه می‌دهد که به صورت ثابت شناور بماند.

فیزیکدانان نظری با انجام آنالیزهای ثبات روی شعاع شی و قدرت خارجی میدان مغناطیسی، دریافتند که عدم حضور پراکندگی منجر به ایجاد تعادل می‌شود. این مکانیسم متکی بر اثر پیرومغناطیسی است چراکه اگر جهت میدان مغناطیسی تغییر کند، یک حرکت زاویه‌ای رخ می‌دهد. این امر موجب تقویت حالت شناور ماندن آهنربا می‌شود.

محققان ثابت کردند که حالت تعادل نانوآهنرباهای شناور مغناطیسی نشان‌دهنده میزان آزادی آنهاست.

این تیم پژوهشی امیدوارند نانوآهنرباهای شناور به صورت تجربی آزمایش شوند. نانوآهنرباهای شناور، زمینه پژوهشی جدیدی را در حوزه فیزیک به وجود آورده است. مطالعه نانوآهنربا تحت شرایط ناپایدار می‌تواند منجر به پدیده‌های کوانتومی خطرناک شود.

همچنین پس از جفت‌سازی چند نانوآهنربا، می‌توان نانومغناطیس کوانتومی را به صورت تجربی شبیه‌سازی و مطالعه کرد. نانوآهنرباهای شناور کاربرد وسیعی در توسعه سنسورهایی با دقت بسیار بالا دارند.

مترجم: هانا حیدری