Подвижные магнитные квазимонополи предложили искать при комнатной температуре
Физики смоделировали трехмерную среду, в которой возможно существование и свободное распространение магнитных квазимонополей. Они показали, что перемещением этих квазичастиц можно управлять с помощью магнитного поля. Проведенная симуляция может стать важным шагом в реализации устройств магнетроники, работа которых основана на токах магнитных зарядов. Исследование опубликовано в журнале npj Computational Materials.
Магнитными монополями называют гипотетические частицы, которые играют ту же роль в магнетизме, что и более привычные, электрические заряды в электричестве. Иными словами, они несут ненулевой магнитный заряд и этим отличаются от обычных магнитов, обладающими и северным, и южным полюсами (магнитные диполи). Магнитных монополей нет в классической электродинамике, однако они естественным образом появляются в квантовой теории поля. Это дает надежду многим физикам однажды найти их, однако этого пока не произошло.
Вместе с тем физики научились создавать квазичастицы, которые по своему поведению очень похожи на магнитные монополи. В частности, они появляются в спиновом льде — решетке, составленной из тетраэдров, в четырех вершинах которого расположены атомные спины и, соответственно, связанные с ними магнитные дипольные моменты. В состоянии с наименьшей энергией два из них «смотрят» внутрь тетраэдра, а два — наружу. Элементарное возбуждение такой системы заключается в перевороте одного из спинов, в результате чего возникает пара нескомпенсированных магнитных зарядов. Эти возмущения могут отдаляться друг от друга, оставляя за собой цепочки магнитных дипольных моментов (струны Дирака), за что они получили название магнитных квазимонополей.