بهنوش خرم‌روز: پژوهشگران موفق شده‌اند برای اولین بار، معادل مغناطیسی الکتریسیته را به‌طور تجربی به نمایش درآورند. همان‌طور که جریان الکتریکی با حرکت الکترون‌ها ایجاد می‌شود، جریان مغناطیسی نیز از حرکت‌های آزادانه تک‌قطبی‌های شمال و جنوب مغناطیسی به وجود می‌آید. با استفاده این موجود که مگنتریسیته نامیده شده، می‌توان به فناوری مگنترونیک (مشابه مغناطیسی الکترونیک) دست پیدا کرد که حافظه‌های رایانه‌ای نانومقیاس، تنها یکی از ابتدایی‌ترین دستاوردهای آن خواهد بود.
به طور معمول مغناطیس‌ها دارای دو قطب شمال و جنوب هستند که از هم جداناپذیرند. شکستن یک مغناطیس تنها دو مغناطیس جدید به ما می‌دهد که هر کدام باز هم قطب‌های مثبت و منفی خود را دارند. حتی اگر کسی مغناطیسی را تا حد اتم‌هایش از هم جدا کند، در نهایت اتم‌هایی خواهند داشت که هر کدام مانند یک آهن‌ربا رفتار می‌کنند و دو قطب مثبت و منفی دارند.
اما مدت‌هاست که فیزیک‌دانان حدس می‌زنند تک‌قطبی مغناطیسی در طبیعت وجود دارد. یک ماه پیش، آنها اولین نمونه این قطب‌های شمال و جنوب مغناطیسی غیر جفت و جدا از یکدیگر را درون ماده‌ای بلوری به نام یخ فشرده کشف کردند.
تغییر الگوها
هر اتمی به تنهایی می‌تواند قطب مثبت و منفی داشته باشد. اما الگوی جهت‌گیری آن ها درون ماده منتشر می‌شود و سبب می‌شود آنها مانند قطب‌های مغناطیسی کوچک و سرگردان به نظر برسند. تا آن‌جاکه تمامی سنجش‌ها نشان داده‌اند، این الگوها می‌توانند تک‌قطبی‌ها باشند.
در شهریورماه، دو گروه از فیزیک‌دانان با نوترون‌ها به یخ فشرده ساخته شده از تیتانیوم که تا دمای نزدیک به صفر مطلق سرد شده بود، شلیک کردند. رفتار نوترون‌ها حاکی از آن بود که درون ماده تک‌قطبی‌ها وجود داشتند.
حالا گروه دیگری تشکیل شده که مقدار نیروی مغناطیس موجود در تک‌قطبی‌ها را اندازه بگیرد و برای اولین بار شباهت مغناطیس و جریان الکتریکی را بسنجد. این گروه جنبش و تعامل تک‌قطبی‌ها را مگنتریسیته نامیده‌اند. این آزمایش که نتایج آن در نشریه نیچر منتشر شده، به سرپرستی استیون برام‌ول از مرکز نانوفناوری لندن انجام شد. خود برام‌ول از اعضای گروهی بود که به سرپرستی تام فنل در ماه سپتامبر در موسسه لولانگوین، نتایج مربوط به نوترون را گزارش کردند.
بار مغناطیسی
گروه برام‌ول ذرات میون (ذره‌ای هم‌خانواده الکترون با طول‌عمر بسیار کوتاه) را درون یخ فشرده تزریق کردند تا به جزییات بیشتری نسبت به آن چه پیش از این در مورد تک‌قطبی‌ها در دسترس بود، برسند. وقتی این ذرات واپاشیده شدند، ذرات پوزیترون (پادذره الکترون) را در جهت‌هایی تحت تاثیر میدان مغناطیسی درون یخ فشرده آزاد کردند. این امر نشان می‌دهد که تک‌قطبی‌ها نه تنها حضور داشتند، بلکه در حرکت بودند و بدین ترتیب، جریان مغناطیسی ایجاد کردند.
همچنین این امر به گروه اجازه داد که میزان بار مغناطیسی تک‌قطبی‌ها را اندازه بگیرند. مشخص شد که این مقدار در حدود 5 واحد مگنتون بور در آنگستروم است. این مقدار با پیش‌بینی نظری که 4.6 بود، بسیار نزدیک است. بر خلاف بار الکتریکی موجود روی الکترون‌ها که ثابت است، بار مغناطیسی موجود روی تک‌قطبی‌ها با دما و فشار یخ فشرده تغییر می‌کند.
شیواجی سوندی از دانشگاه پرینستون نیوجرسی، این دستاورد جدید را در یادداشت ضمیمه نشریه نیچر، پیروزی یک تاخت تجربی شجاعانه می‌خواند. وی می‌افزاید: « هم خود آزمایش و هم تعیین بار مغناطیسی تک‌قطبی‌ها، بسیار قابل توجه است.»
حافظه کوچک
اطلاعات بر روی دیسک‌های سخت رایانه با مغناطیسی کردن سطحشان درون الگوهایی که بازنمایی صفرها و یک‌ها هستند، ذخیره می‌شوند. انتظار برام‌ول این است که یک روز تک‌قطبی‌ها بتوانند به عنوان شکل بسیار فشرده‌تری از حافظه به کار بروند و جایگزین هر شکل دیگری بشوند که امروز استفاده می‌شود، چراکه تک‌قطبی‌ها تنها در اندازه یک اتم هستند. وی می‌گوید: «الان تازه در مرحله‌های اولیه هستیم، اما چه کسی می‌داند در صد سال آینده مگنتریسیته چه کاربردهایی خواهد داشت.»
البته توجه به این نکته لازم است که تک‌قطبی‌های یخ فشرده با تک‌قطبی‌های مغناطیسی کیهانی متفاوتند. تک‌قطبی‌های کیهانی، ذرات بنیادی مغناطیسی هستند که تصور می‌شود در انفجار بزرگ تشکیل شده‌اند و البته تاکنون دیده نشده‌اند.
نیوساینتیست، 14 اکتبر- ترجمه: بهنوش خرم‌روز
نظر شما