Επιβεβαιώθηκε η ύπαρξη νέου είδους μαγνητισμού
Ένα νέο είδος μαγνητισμού μετρήθηκε για πρώτη φορά. Οι εναλλακτικοί μαγνήτες, που περιέχουν ένα μείγμα ιδιοτήτων από διαφορετικές κατηγορίες υπαρχόντων μαγνητών, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή συσκευών μνήμης υψηλής χωρητικότητας και ταχύτητας ή νέων ειδών μαγνητικών υπολογιστών.
Μέχρι τον 20ο αιώνα, πιστευόταν ότι υπήρχε μόνο ένα είδος μόνιμου μαγνήτη, ένας σιδηρομαγνήτης, τα αποτελέσματα του οποίου μπορούν να φανούν σε αντικείμενα με σχετικά ισχυρά εξωτερικά μαγνητικά πεδία όπως μαγνήτες ψυγείου ή βελόνες πυξίδας.
Αυτά τα πεδία προκαλούνται από τα μαγνητικά σπιν των ηλεκτρονίων των μαγνητών που ευθυγραμμίζονται προς μία κατεύθυνση. Όμως, στη δεκαετία του 1930, ο Γάλλος φυσικός Λουί Νελ ανακάλυψε ένα άλλο είδος μαγνητισμού, που ονομάζεται αντισιδηρομαγνητισμός, όπου τα σπιν των ηλεκτρονίων είναι εναλλάξ πάνω και κάτω. Αν και οι αντισιδηρομαγνήτες δεν διαθέτουν τα εξωτερικά πεδία των σιδηρομαγνητών, παρουσιάζουν ενδιαφέρουσες εσωτερικές μαγνητικές ιδιότητες λόγω των εναλλασσόμενων περιστροφών.
Στη συνέχεια, το 2019, οι ερευνητές προέβλεψαν ένα μπερδεμένο ηλεκτρικό ρεύμα στην κρυσταλλική δομή ορισμένων αντισιδηρομαγνητών, που ονομάζεται ανώμαλο φαινόμενο Hall, το οποίο δεν μπορούσε να εξηγηθεί από τη συμβατική θεωρία των εναλλασσόμενων περιστροφών. Το ρεύμα κινούνταν χωρίς εξωτερικό μαγνητικό πεδίο.
Οι ερευνητές είχαν πει σχετικά μ’ αυτό: «Φαινόταν, όταν κοιτάζαμε έναν κρύσταλλο από την άποψη των φύλλων περιστροφών, ότι μπορεί να ευθύνεται ένα τρίτο είδος μόνιμου μαγνητισμού, το οποίο έχει ονομαστεί αλτερμαγνητισμός». Εν συνεχεία, αναφέρεται πως με βάση αυτό που αναφέρθηκε προηγουμένως, οι εναλλασσόμενοι μαγνήτες θα έμοιαζαν με αντισιδηρομαγνήτες, αλλά τα φύλλα των περιστροφών θα φαίνονται ίδια όταν περιστρέφονται από οποιαδήποτε γωνία κι αυτό θα εξηγούσε το φαινόμενο Hall. Ωστόσο κανείς δεν είχε δει την την ουσία αυτής της ίδιας της δομής. Έτσι, οι επιστήμονες δεν ήταν σίγουροι αν επρόκειτο σίγουρα για ένα νέο είδος μαγνητισμού.
Τώρα όμως, ο Τζουράτζ Κρεμπάσκι στο Ινστιτούτο Πωλ Σέρερ στο Βίλιγκεν της Ελβετίας και οι συνάδελφοί του επιβεβαίωσαν την ύπαρξη ενός εναλλακτικού μαγνήτη, μετρώντας τη δομή των ηλεκτρονίων σε ένα κρύσταλλο, που ονομάζεται τελλουρίδιο μαγγανίου και προηγουμένως θεωρούνταν αντισιδηρομαγνητικό. Για να το κάνουν αυτό, οι ειδικοί μέτρησαν πώς το φως αναπήδησε από το τελλουρίδιο του μαγγανίου για να βρουν τις ενέργειες και τις ταχύτητες των ηλεκτρονίων μέσα στον κρύσταλλο. Μετά τη χαρτογράφηση αυτών των ηλεκτρονίων, βρέθηκε ότι ταιριάζουν σχεδόν ακριβώς με τις προβλέψεις που δίνονται από προσομοιώσεις για ένα αλτρομαγνητικό υλικό.
Τα ηλεκτρόνια φαινόταν να χωρίζονται σε δύο ομάδες, κάτι που τους επιτρέπει περισσότερη κίνηση μέσα στον κρύσταλλο και είναι η πηγή των ασυνήθιστων αλτρομαγνητικών ιδιοτήτων. «Αυτό έδωσε άμεσες αποδείξεις ότι μπορούμε να μιλάμε για εναλλακτικούς μαγνήτες και ότι συμπεριφέρονται ακριβώς όπως προβλέπεται από τη θεωρία», λέει ο Κρεμπάσκι.
Αυτή η ομαδοποίηση ηλεκτρονίων φαίνεται να προέρχεται από τα άτομα του τελλουρίου, το οποίο είναι μη μαγνητικό, στην κρυσταλλική δομή, η οποία διαχωρίζει τα μαγνητικά φορτία του μαγγανίου στα επίπεδά τους και επιτρέπει την ασυνήθιστη περιστροφική συμμετρία. «Είναι ωραία η επαλήθευση ότι αυτά τα υλικά υπάρχουν», λέει ο Ρίτσαρντ Έβανς από το Πανεπιστήμιο του Γιορκ. Εκτός από τα ηλεκτρόνια στους εναλλακτικούς μαγνήτες που κινούνται πιο ελεύθερα από αυτά των αντισιδηρομαγνητών, αυτός ο νέος τύπος μαγνήτη δεν έχει εξωτερικά μαγνητικά πεδία όπως οι σιδηρομαγνήτες, αναφέρει ο Έβανς. Κι έτσι τονίζει πως είναι εφικτό να χρησιμοποιηθεί για να δημιουργηθούν μαγνητικές συσκευές που δεν παρεμβαίνουν μεταξύ τους.
Η ιδιότητα αυτού του νέου μαγνήτη θα μπορούσε να ενισχύσει την αποθήκευση σε σκληρούς δίσκους υπολογιστών, επειδή οι εμπορικές συσκευές περιέχουν σιδηρομαγνητικό υλικό που είναι τόσο σφιχτά συσκευασμένο που τα εξωτερικά μαγνητικά πεδία του υλικού αρχίζουν να βλέπουν παρεμβολές – οι αλλοι μαγνήτες θα μπορούσαν να συσκευάζονται πιο πυκνά. «Οι μαγνήτες θα μπορούσαν να οδηγήσουν ακόμη και σε spintronic υπολογιστές που χρησιμοποιούν μαγνητικό spin αντί για ρεύμα για να εκτελέσουν τις μετρήσεις και τους υπολογισμούς τους», λέει ο Τζόζεφ Μπάρκερ από το Πανεπιστήμιο του Λιντς, «συνδυάζοντας μνήμη και τσιπ υπολογιστών σε μια συσκευή».
Έμι Νέτερ: Η γυναίκα που άλλαξε το πρόσωπο της Φυσικής
Η ζωή και το έργο της Έμι Νέτερ (Emmy Noether) αποτελούν ένα φωτεινό παράδειγμα ανθρώπινης αφοσίωσης και ακαταμάχητης επιμονής στον τομέα της Αφηρημένης Άλγεβρας. Γεννημένη στη Γερμανία το 1882, η Έμι Νέτερ αναγνωρίζεται ως μία από τις πλέον επιδραστικές μαθηματικούς του 20ου αιώνα, παρά την αντίσταση που αντιμετώπισε λόγω του φύλου της.
Η ζωή και το έργο της Νέτερ
Η Έμι Νέτερ, γεννημένη σε μια εβραϊκή οικογένεια στο Erlangen της Γερμανίας, ήταν κόρη του μαθηματικού Μάξ Νέτερ. Αρχικά είχε ως στόχο να διδάξει γαλλικά και αγγλικά, ωστόσο μετά τις απαραίτητες εξετάσεις που έδωσε, σπούδασε μαθηματικά στο Πανεπιστήμιο του Ερλάνγκεν, όπου δίδασκε ο πατέρας της. Ολοκληρώνοντας το διδακτορικό της το 1907 υπό τον Πολ Γκορντάν, εργάστηκε αμισθί στο Μαθηματικό Ινστιτούτο του Έρλανγκεν για 7 χρόνια λόγω των φραγμών μεταξύ των δύο φύλων στον ακαδημαϊκό χώρο.
Αργότερα, η Έμι Νέτερ προσκλήθηκε από τον Ντέιβιντ Χίλμπερτ και τον Φέλιξ Κλάιν να ενταχθεί στο τμήμα μαθηματικών του Πανεπιστημίου του Γκέτινγκεν το 1915, ωστόσο αντιμετώπισε αντιρρήσεις από τη φιλοσοφική σχολή και έτσι πέρασε τέσσερα χρόνια δίνοντας διαλέξεις με το όνομα του Χίλμπερτ. Τελικά, το 1919 εγκρίθηκε η εξυγίανση της, δίνοντάς της τον βαθμό της Privatdozentin (PD).
Όσον αφορά τη συνεισφορά της στην επιστημονική κοινότητα, η μαθηματική ικανότητα της Έμι Νέτερ της επέτρεψε να προσφέρει καθοριστικά στη θεωρητική φυσική, κυρίως στον τομέα της συμμετρίας.
Η κληρονομιά της Έμι Νέτερ είναι ανυπολόγιστη. Η επιρροή της στον τομέα των μαθηματικών και της θεωρητικής φυσικής παραμένει ζωντανή και σήμερα. Οι έρευνές της συνέβαλαν στην ανάπτυξη θεμελιωδών θεωρητικών μοντέλων που εξακολουθούν να εφαρμόζονται στη σύγχρονη επιστήμη. Η Έμι Νέτερ αποτελεί ένα εμβληματικό παράδειγμα για το πως η αφοσίωση στην επιστήμη και η αγάπη για τη γνώση μπορούν να υπερκεράσουν κάθε εμπόδιο, ακόμα και αυτά που φαίνονται ανυπέρβλητα.
