Magnetiniuose laukuose paslėptos vaiduokliškos formos.
Jie nėra pagaminti iš daiktų taip, kaip žaibolaidis ar šviesos pluoštas. Apšvietimo varžtas neša gana apibrėžtą elektronų grupę nuo dangaus iki žemės paviršiaus. Jūsų veidą užklupanti saulė dažniausiai susideda iš tų pačių fotonų, kurie nukeliavo milijonus mylių nuo saulės.
Bet magnetiniuose laukuose yra dalykų, vadinamų skyrmionais, kurie skiriasi nuo elektronų ir fotonų; skyrmionas yra magnetinio lauko linijų, besisukančių aplink vienas kitą, mazgas. Skydamasis nuo vienos vietos prie kitos, skyrmionas vėl išjuda iš magnetinio lauko linijų, kurios jau yra. Mazgas laikosi kartu, nes magnetinio lauko linijos priešinasi viena kitai. Taigi, nors skyriai yra nereikšmingi ir skiriasi nuo objektų, apie kuriuos esame įpratę galvoti, jie elgiasi kaip labiau apčiuopiami dalykai.
Fizikai šiuos skyrionus vadina „keturkampėmis dalelėmis“ ir įtaria, kad jie gali paaiškinti tokius reiškinius, kurie skiriasi kaip rutulinis žaibas ir atominė atominė struktūra. Dabar naujame dokumente tyrėjai parodė, kad skyrmionai gali būti įdaryti vienas kito viduje, įgaudami visiškai naują formą. Šie suplūsti „skyrmioniniai krepšiai“ patys savaime yra žavūs objektai, tačiau keistai atrodantys dalykai taip pat gali būti naudingi futuristiniam skaičiavimui, teigė tyrėjai.
Daiktai į maišą
Komanda atskleidė „skyrmion“ krepšius balandžio 1 d. Žurnale „Nature Physics“ paskelbtame dokumente. Rezultatas priklauso nuo esminio vaiduokliškų keturkojų dalelių ir kietosios medžiagos panašumo: antidalelių egzistavimo.
Lygiai taip pat, kaip protonai turi ekvivalentinius antiprotonus, kurie sunaikina vienas kitą susilietę, skyrmionai turi antiskyrmionus.
„Antiskyrmionas yra skyrmionas, kuriame visi skaičiai yra atvirkščiai“, - teigė Davidas Fosteris, fizikas iš Birmingemo universiteto Anglijoje ir vienas pagrindinių naujojo tyrimo autorių.
Taigi, jei magnetinio lauko linija būtų nukreipta į šiaurę skyriuje, ji būtų nukreipta į pietus antiskyrmionu. Bet antiskyrmionai ir skyrmionai galingai atstumia vienas kitą. Tyrėjai teigė, kad tai buvo raktas į „skyrmion“ maišelių statybą.
"Jei paimsiu skyrmioną, jį šiek tiek ištempiu, pasiimu antiskyrmioną ir įdedu jo centre ... jie neišnyks. Tai stabili konstrukcija", - sakė Fosteris „Live Science“.
Be to, tyrinėtojai suprato, kad padarius skyrmioną, jo viduje galite įtaisyti dar daugiau antiskyrmijų.
Ir šis supratimas, pasak Fosterio, vėl atvėrė duris šešerių metų senumo idėjai apie skyrių skyrimą į darbą.
„Skyrmion“ saugykla
Dar 2013 m. Tyrėjų trijulė pasiūlė teorinį „skyrmion hipodromo atminties įrenginį“ žurnale „Nature Nanotechnology“.
Idėja buvo ta, kad maži magnetiniai modeliai gali padėti išspręsti pagrindinę kompiuterio projektavimo problemą: elektros energijos suvartojimą.
„Jei atsižvelgsite į senamadišką kietąjį diską, kuris yra tarsi besisukantis diskas, jis užima daug jėgos“, - teigė Fosteris.
2013 m. Tyrėjų pasiūlytas mažos galios pakeitimas pasinaudotų tuo, kad dėl labai mažos srovės skyriai magnetiniame paviršiuje greitai skrieja.
Ko gero, tie tyrinėtojai pasiūlė, jei paimtumėte ilgą ploną magnetinės medžiagos juostelę (hipodromą) ir apkrautumėte ją skyriais, galėtumėte užkoduoti duomenis į magnetinę medžiagą tarpais tarp keturkampių. Pvz., Magnetinis skaitytuvas gali aiškinti ilgą tarpą tarp skyrių kaip dvejetainį 1 ir trumpąjį tarpą kaip dvejetainį 0.
Kad būtų galima atkurti saugomus duomenis, tada elektros srovė gali paskatinti skyrių skenavimą pirmyn ir atgal po magnetiniu skaitytuvu. Norint, kad skyrmionai judėtų pirmyn ir atgal išilgai magnetinio paviršiaus, reikia labai mažai jėgos, todėl gautas prietaisas gali būti labai efektyvus.
Tačiau idėja turėjo tam tikrų pagrindinių problemų, sakė Fosteris. Nors skyrmionai yra gana stabilūs, tarp jų nėra spragų. Laikui bėgant, magnetinių juostelių trūkumai suklaidins duomenis, nes skyrmionai judėjo pirmyn ir atgal.
"Įeina pasklidę magnetiniai laukai. Ir tai yra tarsi greičio viršūnės, kurios atsiranda ir išnyksta. O atsirandant ir išnykus, spragos tarp jūsų valios bus prarastos", - teigė Fosteris.
Kaip krepšiai galėtų išspręsti problemą
Fosteris sakė, kad tikrai įdomus dalykas yra tai, kad „skyrmion“ krepšiai nepraranda antiskyrmionų bėgant laikui ar pereinant per magnetinius „greičio viršūnes“.
Įdėkite į „hipodromo“ įrenginį krūvą skyrmionų maišelių, rašė naujojo tyrimo tyrėjai, o kompiuteris galėjo užkoduoti ir nuskaityti duomenis pagal antiskyrmionų skaičių kiekviename krepšyje, kuris praeina po skaitytoju.
„Mano kolegos yra labai sujaudinti minties, kad jūs taip pat galėtumėte padidinti duomenų tankį“, - sakė Fosteris.
Pasak jo, kai įprastinė kompiuterio saugykla remiasi tik 1 ir 0, „skyrmion“ maišelių sistema gali naudoti 0, 1, 2, 3 ir t. Tai atvertų duris kur kas sudėtingesnėms duomenų kodavimo formoms, kurios į tam tikrą erdvę galėtų įnešti daug daugiau informacijos, nei gali tradicinis dvejetainis metodas.
Skystųjų kristalų bandymas
Niekam dar nepavyko pasidaryti skyrmiono maišelio ant magnetinės juostelės. Tačiau išbandęs koncepciją, naudodamas kompiuterines simuliacijas, Fosteris ir jo komanda Jungtinėje Karalystėje kreipėsi į Kolorado universiteto tyrėjų grupę, kad į pasaulį išneštų pirmuosius žinomus skyrmiono maišus.
Paprastai fizikai apie skyrmionus galvoja kaip apie dalykus, kurie egzistuoja magnetiniuose laukuose. Tačiau dalelės gali egzistuoti ir kitose medžiagose, tokiose kaip skystieji kristalai - suderintos, standžios, į strypus panašios molekulės, kurios užpildo nešiojamojo kompiuterio ir kai kurių mobiliųjų telefonų ekranus.
Tiksliais „optiniais pincetėmis“ Kolorado universiteto komanda (vadovaujama eksperimentuotojo Ivano Smalyukho) skystame krištone „nupiešė“ skyrmiono maišelius, sakė laboratorijos fizikos magistrantas Jung-Shen Tai.
Šie skyrioniniai maišeliai liko neišdildomi kristalinėje medžiagoje ir buvo matomi, kai tyrėjai mikroskopu žiūrėjo į juos. Tai (kartu su kompiuteriniu modeliavimu) yra tvirtas įrodymas, kad „dalmion“ krepšiai taip pat bus stabilūs magnetuose, sakė Fosteris.
Iki šiol niekas nepranešė apie jokio realaus pasaulio lenktynių trasos laikymo įrenginių statymą, jau nekalbant apie saugojimo įrenginius, kurie pasikliauja „skyrmion“ krepšiais. Tačiau tokių prietaisų ateina, reikalavo Fosteris.
„Aš jau žinau, kad žmonės dirba dėl dotacijų, kad padarytų šiuos dalykus“, - sakė jis.
