Круче спиннеров: наномагниты левитируют благодаря квантовой физикеКозимо Рускони (слева) и Ориоль Ромеро-Изарт (справа) играют с левитроном для иллюстрации своей работы с наномагнитами. В двух новых публикациях исследователи показали, что, несмотря на положения 175-летней физической теории, которая опровергает такую возможность, наномагниты все же могут стабильно левитировать во внешнем магнитном поле. Оказывается, это позволяют принципы квантовой механики.

В 1842 году британский математик Самуэль Эрншоу доказал, что в обычных условиях невозможно обеспечить постоянную конфигурацию магнитов, которые левитируют. Если дать одному магниту парить над другим, малейшее движение может разрушить баланс. Такой результат мы всегда получали, если проводили этот эксперимент в бытовых условиях или в лаборатории. Но недавно международная команда физиков показала, что «в квантовом мире крошечные наночастицы в покое способны стабильно левитировать в магнитном поле».

Гиромагнитный эффект

Новое открытие связано с работами Альберта Эйнштейна и голландского физика Уандера Йоханнес де Хааза, который объяснил магнетизм в 1915 году исходя из квантовой механики – как результат квантового углового момента электронов или спина электрона.

Что выяснили исследователи? Они обнаружили, что спин электрона позволяет отдельному наномагниту стабильно левитировать в постоянном магнитном поле. До сих пор ученые не представляли такую возможность, поскольку в лабораториях для стабилизации применялся гироскопический эффект или динамическое (изменяющееся) магнитное поле.

В своей работе физики показали, как гиромагнитный эффект обеспечивает баланс и поддерживает процесс.

«Квантовые механические свойства, незаметные в макроскопическом мире, сильно влияют на нанообъекты, ответственные за это явление», – рассказал физик Ориоль Ромеро-Изарт, который возглавлял исследование.

Левитация у наномагнитов – это абсолютно новое и интересное поле для экспериментальных исследований, которое обещает дальнейшее открытие экзотических квантовых явлений.

Исследователи считают, что открытый эффект уже в скором времени можно будет реализовать в лабораторных условиях.