Nanomagnetii levitează datorită fizicii cuantice - ScienceDaily
Deja în 1842, matematicianul britanic Samuel Earnshaw a dovedit că nu există o configurație stabilă a magneților permanenți care levitează. Dacă un magnet este levitat deasupra altuia, cea mai mică perturbare va provoca prăbușirea sistemului. Blatul magnetic, o jucărie populară, ocolește teorema Earnshaw: Când este deranjată, mișcarea de rotire a vârfului provoacă o corecție a sistemului și se menține stabilitatea.
În colaborare cu cercetători de la Institutul Max Planck pentru Optică Cuantică, München, fizicienii din grupul de cercetare al lui Oriol Romero-Isart la Institutul pentru Fizică Teoretică, Universitatea din Innsbruck și Institutul pentru Optică Cuantică și Informații Cuantice, Academia de Științe din Austria, au acum a arătat că: „În lumea cuantică, nanoparticulele mici care nu girează pot levita stabil într-un câmp magnetic.” „Proprietățile mecanice cuantice care nu sunt vizibile în lumea macroscopică, dar care influențează puternic nano obiectele, sunt responsabile pentru acest fenomen”, spune Oriol Romero-Isart.
Stabilitate cauzată de efectul giromagnetic
Albert Einstein și fizicianul olandez Wander Johannes de Haas au descoperit în 1915 că magnetismul este rezultatul principiilor mecanice cuantice: impulsul unghiular cuantic al electronilor sau așa-numitul spin al electronilor. Fizicienii din grupul de cercetare al lui Oriol Romero-Isart au arătat acum că spinul electronic permite levitația stabilă a unui singur nanomagnet într-un câmp magnetic static, ceea ce ar trebui să fie imposibil în conformitate cu teorema clasică a lui Earnshaw. Fizicienii teoretici au efectuat analize complete de stabilitate în funcție de raza obiectului și de puterea câmpului magnetic extern. Rezultatele au arătat că, în absența disipării, apare o stare de echilibru. Acest mecanism se bazează pe efectul giromagnetic: la schimbarea direcției câmpului magnetic, apare un moment unghiular, deoarece momentul magnetic se cuplează cu rotirea electronilor. „Acest lucru stabilizează levitația magnetică a nanomagnetului”, explică primul autor Cosimo Rusconi. În plus, cercetătorii au arătat că starea de echilibru a nanomagnetilor levitați magnetic prezintă încurcarea gradelor sale de libertate.