Ya en 1842, el matemático británico Samuel Earnshaw demostró que no hay una configuración estable de imanes permanentes levitantes. Si un imán se levita sobre otro, la perturbación más pequeña hará que el sistema se bloquee. La parte superior magnética, un juguete popular, evita elTeorema de Earnshaw: cuando se altera, el movimiento giratorio de la parte superior provoca una corrección del sistema y se mantiene la estabilidad.
En colaboración con investigadores del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, Munich, físicos del grupo de investigación de Oriol Romero-Isart en el Instituto de Física Teórica, Universidad de Innsbruck, y el Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica, Academia de Ciencias de Austria,ahora han demostrado que: "En el mundo cuántico, pequeñas nanopartículas que no giran pueden levitar de manera estable en un campo magnético". "Las propiedades mecánicas cuánticas que no son notables en el mundo macroscópico pero que influyen fuertemente en los nano objetos son responsables de este fenómeno", diceOriol Romero-Isart.
Estabilidad causada por efecto giromagnético
Albert Einstein y el físico holandés Wander Johannes de Haas descubrieron en 1915 que el magnetismo es el resultado de principios mecánicos cuánticos: el momento angular cuántico de los electrones, o el llamado giro de electrones. Los físicos del grupo de investigación de Oriol Romero-Isart ahora han demostrado queEl espín electrónico permite la levitación estable de un solo nanomagnet en un campo magnético estático, lo que debería ser imposible de acuerdo con el teorema clásico de Earnshaw. Los físicos teóricos llevaron a cabo análisis integrales de estabilidad dependiendo del radio del objeto y la fuerza del campo magnético externo.Los resultados mostraron que, en ausencia de disipación, aparece un estado de equilibrio. Este mecanismo se basa en el efecto giromagnético: sobre un cambio en la dirección del campo magnético, se produce un momento angular porque el momento magnético se acopla con el giro de los electrones."Esto estabiliza la levitación magnética del nanomagnet", explica el primer autor Cosimo Rusconi. Además, thLos investigadores demostraron que el estado de equilibrio de los nanoimanes magnéticamente levitados exhibe un entrelazamiento de sus grados de libertad.
Nuevo campo de investigación
Oriol Romero-Isart y su equipo son optimistas de que estos nanomagnetos levitados se pueden observar pronto en forma experimental. Han hecho sugerencias sobre cómo se puede lograr esto en condiciones realistas. Los nanomagnetos levitados son un nuevo campo de investigación experimental para físicos. Estudios de nanomagnetos bajouna condición inestable podría conducir al descubrimiento de fenómenos cuánticos exóticos. Además, después de acoplar varios nanoimanes, el nano magnetismo cuántico podría simularse y estudiarse experimentalmente. Los nanoimanes levitados también son de gran interés para aplicaciones técnicas, por ejemplo para desarrollar sensores de alta precisión.
La investigación fue apoyada por el Ministerio Federal de Ciencia, Investigación y Economía de Austria BMWFW y el Consejo Europeo de Investigación ERC.
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Materiales proporcionado por Universidad de Innsbruck . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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