Les scientifiques ont découvert un tout nouveau type d'aimant se cachant dans un composé d'uranium.
Le composé, USb2 (un composé d'uranium et d'antimoine), un aimant dit "à base de singulet", est nouveau en ce qu'il génère un magnétisme d'une manière entièrement différente de tout autre aimant connu des scientifiques.
Les électrons, qui sont des particules chargées négativement, génèrent leurs propres champs magnétiques minuscules. Ces champs ont un pôle "nord" et "sud", conséquence d'une propriété mécanique quantique connue sous le nom de spin. Dans la plupart des objets, ces champs magnétiques pointent dans des directions aléatoires, s'annulant mutuellement. (C'est pourquoi votre corps n'est pas un aimant géant.) Mais dans certains matériaux, ces champs s'alignent. Lorsque cela se produit, ils créent un champ magnétique suffisamment puissant pour, par exemple, déplacer un tas de limaille de fer ou faire pointer une boussole vers le nord.
Presque tous les aimants connus de l'univers fonctionnent de cette façon, depuis ceux de votre réfrigérateur et de vos appareils d'IRM jusqu'au magnétisme de la planète Terre elle-même.
Mais l'aimant à base de singlet nouvellement découvert fonctionne d'une manière complètement différente.
L'USb2 est comme de nombreuses autres substances en ce sens que les électrons à l'intérieur ne dirigent pas leurs champs magnétiques dans la même direction, ils ne peuvent donc pas générer de magnétisme par leur intensité de champ magnétique combinée.
Cependant, les électrons dans USb2 peuvent travailler ensemble pour former des objets de mécanique quantique appelés «excitons de spin».
Les excitons de spin ne sont pas comme les particules normales que vous avez apprises en classe de physique et de chimie: électrons, protons, neutrons, photons, etc. Au lieu de cela, ce sont des quasi-particules, des particules qui ne sont pas des objets discrets dans notre univers mais agissent comme elles le sont .
Les excitons de spin émergent des interactions de groupes d'électrons et lorsqu'ils se forment, un champ magnétique est créé.
Selon une déclaration des chercheurs responsables de la découverte de l'USb2, les physiciens soupçonnaient depuis longtemps que des groupes d'excitons de spin pourraient se regrouper avec leurs champs magnétiques orientés de la même manière. Ils ont appelé l'effet «magnétisme basé sur le singulet». Le phénomène a déjà été prouvé dans des éclairs brefs et fragiles dans des environnements expérimentaux ultra-froids, où l'étrange physique de la mécanique quantique est souvent plus prononcée.
Maintenant, les physiciens ont montré pour la première fois que ce type d'aimant peut exister de manière stable en dehors des environnements de surfusion.
Dans le composé USb2, les champs magnétiques se forment en un éclair et disparaissent presque aussi rapidement, ont rapporté les chercheurs dans un article publié le 7 février dans la revue Nature Communications.
Dans des circonstances normales, les moments magnétiques d'une barre de fer s'alignent progressivement, sans transitions nettes entre les états magnétisés et non magnétisés. Dans un aimant basé sur un singulet, le saut entre les états est plus net. Les excitons de spin, généralement des objets temporaires, deviennent stables lorsqu'ils se regroupent. Et lorsque ces grappes se forment, elles déclenchent une cascade. Comme les dominos qui se mettent en place, les excitons de spin remplissent la substance entière très rapidement et soudainement et s'alignent les uns avec les autres.
C'est ce qui semble se produire dans USb2.
L'avantage de ce type d'aimant, les chercheurs ont écrit dans leur déclaration, est qu'il bascule entre les états magnétisés et non magnétisés beaucoup plus facilement que les aimants normaux. Étant donné que de nombreux ordinateurs dépendent de la commutation des aimants dans les deux sens pour stocker des informations, il est possible qu'un jour des appareils à base de singlet puissent fonctionner beaucoup plus efficacement que les configurations magnétiques conventionnelles.
