Los monopolos magnéticos son partículas elementales con cargas magnéticas aisladas en tres dimensiones. En otras palabras, se comportan como polos norte o sur aislados de un imán. Los monopolos magnéticos han atraído un constante interés en la investigación desde que los propuso por primera vez el físico Paul Dirac en 1931. Sin embargo, aún no se han observado verdaderos monopolos magnéticos y su existencia sigue siendo una cuestión abierta. Por otro lado, los científicos han descubierto cuasipartículas que se comportan matemáticamente como monopolos magnéticos en sistemas de materia condensada, lo que ha dado lugar a fenómenos interesantes.
Recientemente, los investigadores descubrieron que un material llamado germanuro de manganeso (MnGe) tiene una estructura periódica única, formada por arreglos magnéticos especiales llamados erizos y anti-erizos, conocidos como red erizo magnético. En estas configuraciones particulares, los momentos magnéticos apuntan radialmente hacia afuera (erizo) o hacia adentro (anti-erizo), asemejándose a la columna vertebral de un erizo. Estos erizos y antierizos actúan como monopolos y antimonopolos magnéticos, actuando como fuentes o sumideros de campos magnéticos emergentes. MnGe exhibe lo que se conoce como una red de erizo triple Q. Sin embargo, experimentos recientes han demostrado que la sustitución de Ge por Si (MnSi1-XSíX) transforma la secuencia en una cuádruple.Pregunta Celosía de erizo (4Pregunta-HL). Esta nueva disposición también se encuentra en la ferrita perovskita SrFeO.3, proporciona una vía prometedora para estudiar y controlar las propiedades de las celosías de erizo. Además, estos monopolos magnéticos también pueden inducir campos eléctricos siguiendo las leyes del electromagnetismo de Maxwell. Para comprender los nuevos fenómenos físicos resultantes, es importante estudiar la excitabilidad inherente de las redes de erizo.
En un estudio reciente, el profesor Masahito Mochizuki y Ph.D. Rintaro Eto, estudiante del curso, ambos del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Waseda, estudió teóricamente los modos de excitación colectiva de 4.Pregunta-HL en MnSi1xSíX y SrFeO3. “Nuestra investigación aclaró por primera vez la naturaleza dinámica desconocida de los monopolos magnéticos emergentes en materiales magnéticos. Esto podría servir de inspiración para futuros experimentos sobre materiales que albergan erizos y sobre física de partículas y física de materia condensada con aplicaciones en dispositivos electrónicos”. Mochizuki dice. Su estudio fue publicado en la revista. cartas de examen fisico El 31 de mayo de 2024.
Utilizando un modelo de red tridimensional de Kondo, los investigadores reprodujeron dos 4 distintos.Pregunta-Se encontraron HL en MnSi.1-XSíXy SrFeO3 y analizó sus propiedades dinámicas. Descubrió que 4Pregunta-Los HL tienen modos de excitación colectiva asociados con las oscilaciones de las cuerdas de Dirac. Una cuerda de Dirac es un concepto teórico en mecánica cuántica que describe una cuerda que conecta un monopolo magnético y un antimonopolo magnético, en este caso, un erizo y un antierizo. Los investigadores descubrieron que la cantidad de estos modos de excitación depende de la cantidad y la disposición de los cables de Dirac, una forma de determinar experimentalmente la disposición espacial de los erizos y anti-erizos y su topología única en imanes reales como MnSi Presents.1xSíXy SrFeO3. Este hallazgo también ofrece información sobre la dinámica de las redes de erizo en otros imanes. Además, el hallazgo nos permite activar y desactivar los modos de excitación controlando la presencia o ausencia de cables de Dirac con un campo magnético externo.
Al explicar la importancia de sus hallazgos, Ito comentó: “Los modos de excitación colectiva revelados en el estudio son excitaciones iniciales que reflejan directamente la presencia (o ausencia) de monopolos magnéticos emergentes. La naturaleza dinámica de los monopolos emergentes en futuros materiales magnéticos es también la base bloques de nuevos dispositivos espintrónicos conmutables en campo, como generadores de energía de tamaño nanométrico, convertidores de voltaje de luz y filtros de luz/microondas basados en electromagnetismo emergentes.
Estos descubrimientos tienen el potencial de abrir nuevas vías de investigación en física fundamental y conducir al desarrollo de nuevas tecnologías que involucran monopolos magnéticos emergentes en imanes.
