物理學家在鈾化合物中發(fā)現(xiàn)一種新磁鐵！這種化合物名為USb2(鈾和銻的化合物)，是一種所謂的“單磁體”，它的新穎之處在于，它產生磁性的方式與科學家已知的任何其他磁體都完全不同。電子是帶負電荷的粒子，它們產生自己的微小磁場。這些場有一個“北”極和“南”極，這是自旋量子力學性質的結果。

在大多數物體中，這些磁場指向隨機的方向，相互抵消。(這就是為什么你的身體不是一塊巨大的磁鐵。)但在某些材料中，這些場是對齊的。當這種情況發(fā)生時，它們會產生一個強大的磁場，足以使一堆鐵銼四處移動，或者使指南針指向北方。幾乎宇宙中所有已知的磁鐵都是這樣的，從你的冰箱和磁共振儀上的磁鐵到地球本身的磁性。

博科園-科學科普：但是新發(fā)現(xiàn)基于單片機的磁鐵機制方式完全不同。USb2和其他很多物質一樣，它里面的電子不傾向于將磁場指向同一個方向，所以它們不能通過它們的聯(lián)合磁場強度產生磁性。然而，USb2中的電子可以共同作用形成量子力學的物體，稱為“自旋激子”自旋激子不像你在物理和化學課上學到的普通粒子：電子、質子、中子、光子等等。相反，它們是準粒子，在我們的宇宙中，這些粒子不是離散的物體，但當一組物理粒子開始以奇怪的方式一起作用時，它們的行為就像這樣。自旋激子來自于電子群的相互作用，當它們形成時，就產生了磁場。

根據負責USb2發(fā)現(xiàn)的研究人員發(fā)表的一份聲明，物理學家長期以來一直懷疑，自旋激子群可能以相同方向的磁場聚集在一起。他們稱這種效應為“基于單一的”磁力。這種現(xiàn)象之前在超冷實驗環(huán)境中被證明是短暫的、脆弱的閃光，而在超冷的實驗環(huán)境中，量子力學的奇異物理現(xiàn)象往往更為明顯現(xiàn)在，物理學家第一次證明了這種磁鐵可以在超冷環(huán)境之外以穩(wěn)定的方式存在。研究人員在2019年2月7日發(fā)表在《自然通訊》(Nature Communications)上的論文中表示：在這種名為USb2的化合物中，磁場在一瞬間形成，然后幾乎同樣迅速地消失。

在正常情況下，鐵棒中的磁矩逐漸對齊，磁化和非磁化狀態(tài)之間沒有明顯的過渡。在單磁體中，狀態(tài)間的跳躍更為劇烈。自旋激子通常是暫時的物體，當它們聚集在一起時就變得穩(wěn)定。當這些簇形成時，它們開始級聯(lián)。就像多米諾骨牌倒下一樣，自旋激子迅速而突然地充滿整個物質，并彼此排列，這就是在USb2中發(fā)生的事情，研究人員在聲明中寫道：這種磁鐵的優(yōu)點是，它在磁化和非磁化狀態(tài)之間翻轉比普通磁鐵容易得多。考慮到許多計算機依賴于來回切換磁體來存儲信息，有一天基于單件的設備可能會比傳統(tǒng)磁體設置運行得更高效！

博科園-科學科普｜參考期刊文獻:《Nature Communications》

文: Rafi Letzter/Live Science

DOI:?10.1038/s41467-019-08497-3

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