Los científicos han descubierto un nuevo tipo de imán oculto en un compuesto de uranio.

El compuesto USb2 (un compuesto de uranio y antimonio), un llamado imán «basado en singlete», es novedoso porque genera magnetismo de una manera completamente diferente a cualquier otro imán conocido por los científicos.

Los electrones, que son partículas cargadas negativamente, generan sus propios campos magnéticos diminutos. Estos campos tienen un polo «norte» y «sur», una consecuencia de una propiedad mecánica cuántica conocida como giro.

En la mayoría de los objetos, estos campos magnéticos apuntan en direcciones aleatorias, anulando entre sí. Pero en ciertos materiales, esos campos se alinean. Cuando eso sucede, crean un campo magnético lo suficientemente poderoso como para, por ejemplo, mover un montón de limaduras de hierro o hacer que una brújula apunte hacia el norte.

Un magnetismo diferente

Casi todos los imanes conocidos en el universo funcionan de esta manera, desde los que están en su nevera y las máquinas de MRI hasta el magnetismo del planeta Tierra.

Pero el recién descubierto imán basado en singlete funciona de una manera completamente diferente.

USb2 es como muchas otras sustancias, ya que los electrones en su interior no tienden a apuntar sus campos magnéticos en la misma dirección, por lo que no pueden generar magnetismo a través de la fuerza combinada de su campo magnético.

Sin embargo, los electrones en USb2 pueden trabajar juntos para formar objetos mecánicos cuánticos llamados «excitones de espín».

Crédito: Meredin / Pixabay

Los excitones de espín no son como las partículas normales que aprendiste en la clase de física y química: electrones, protones, neutrones, fotones, etc. En su lugar, son cuasipartículas, partículas que no son objetos discretos en nuestro universo sino que actúan como son cuando grupos de partículas físicas comienzan a actuar juntas de formas extrañas.

Los excitones de espín emergen de las interacciones de grupos de electrones, y cuando se forman, se crea un campo magnético.

De acuerdo a un comunicado de los investigadores responsables del descubrimiento USb2, los físicos habían sospechado durante mucho tiempo que los grupos de excitones de giro podrían agruparse con sus campos magnéticos orientados de la misma manera. Llamaron al efecto magnetismo “«singlete». El fenómeno se probó previamente en destellos breves y frágiles en entornos experimentales ultrafríos, donde la extraña física de la mecánica cuántica suele ser más pronunciada.

Ahora, los físicos han demostrado por primera vez que este tipo de imán puede existir de manera estable fuera de los entornos superfríos.

Campos magnéticos que aparecen y desaparecen

En el compuesto USb2, los campos magnéticos se forman en un instante y desaparecen casi tan rápido, informaron los investigadores en su estudio.

En los imanes singlete, el campo magnético no es el resultado de un gran grupo de campos magnéticos caóticos que se alinean repentinamente, sino de la aparición de un nuevo tipo de campo magnético entre las partículas existentes. Crédito: Lin Miao, Departamento de Física de la Universidad de Nueva York.

En circunstancias normales, los momentos magnéticos en una barra de hierro se alinean gradualmente, sin transiciones bruscas entre los estados magnetizado y no magnetizado. En un imán basado en singlete, el salto entre estados es más agudo. Los excitones de espín, generalmente objetos temporales, se estabilizan cuando se agrupan. Y cuando esos grupos se forman, comienzan una cascada. Al igual que las fichas de dominó, los excitones giratorios llenan toda la sustancia de forma muy rápida y repentina, y se alinean entre sí.

Eso es lo que parece estar pasando en USb2.

La ventaja de este tipo de imán, escribieron los investigadores en su declaración, es que cambia entre los estados magnetizado y no magnetizado mucho más fácilmente que los imanes normales. Dado que muchas computadoras se basan en cambiar los imanes de un lado a otro para almacenar información, es posible que algún día los dispositivos basados ​​en singlete puedan funcionar de manera mucho más eficiente que las configuraciones magnéticas convencionales.

El estudio científico ha sido publicado en la revista Nature Communications.

Este hallazgo permitirá avances en informática al permitir cambiar de estado de manera mucho más rápida y estable que los imanes comunes.