Een doorbraak in het begrijpen hoe de quasi-deeltjes die bekend staan ​​als magnetische monopolen zich gedragen, zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe technologieën om elektrische ladingen te vervangen.

Onderzoekers van de Universiteit van Kent hebben een combinatie van kwantum- en klassieke fysica toegepast om te onderzoeken hoe magnetische atomen met elkaar interageren om samengestelde objecten te vormen die bekend staan ​​als 'magnetische monopolen'.

Op basis van de studie op materialen die bekend staan ​​als Spin Ices, het team liet zien hoe de 'hop' van een monopool van de ene plaats in het kristalrooster van Spin Ice naar de volgende kan worden bereikt door de richting van een enkel magnetisch atoom om te draaien.

Hoewel in theorie bij lage temperaturen de magnetische atomen niet genoeg energie hebben om dit te doen, het team ontdekte dat als een monopool op een roosterplaats arriveert, het veroorzaakt veranderingen in de velden die inwerken op de magnetische atomen eromheen, waardoor ze door de energiebarrière kunnen 'tunnelen'.

Dr. Quintanilla van de School of Physical Sciences van de universiteit zei:'We hebben bewijs gevonden dat dit mysterieuze hoppen bij lage temperatuur wordt bereikt door kwantumtunneling:een fenomeen dat een kwantumobject in staat stelt een obstakel te overwinnen dat, volgens de klassieke wetten van de fysica, meer energie nodig hebben dan het systeem beschikbaar heeft.

'We toonden aan dat de magnetische atomen die een monopool vormen velden ervaren die dwars op hun eigen, die op hun beurt het tunnelen veroorzaken. We berekenen de monopole hopping-snelheden die het resultaat zijn van dit scenario en vinden dat ze in grote lijnen consistent zijn met de beschikbare waarnemingen.'

De onderzoekers suggereren dat dit betere begrip van monopoolbeweging in spin-ijsmaterialen toekomstige technologieën mogelijk kan maken op basis van bewegende magnetische monopolen, in plaats van elektrische ladingen.