ייצוג של אמן לשדות המגנטיים השזורים זה בזה של skyrmion.
(תמונה: © Science Advances / Creative Commons)
ניתן לתאר סקירמיון כחלקיק-חלקיק מסתחרר, קשר של קווי שדה מתפתלים או הוריקן תת-אטומי. הם גם אחד ממושגי הפיזיקה הקשים ביותר לבני אדם להבין. הסיבה לכך היא שההפרעות בגודל ננו הן הקלות ביותר לתיאור מתמטי, ולמרות שהן ידועות כמעט במשך 60 שנה, פיזיקאים החלו רק לאחרונה למצוא יישומים מעשיים עבור skyrmions.
תולדות השמיים
Skyrmions נקרא על ידי הפיזיקאי הגרעיני הבריטי טוני סקירמה, שהציע לראשונה את קיומם בשנת 1961. הרעיון שלו היה לדגמן ישויות תת אטומיות כמו פרוטונים ונויטרונים באמצעות טוויסטים מפותלים בשדה הקוונטי שיש לכל החלקיקים, על פי האגודה האמריקאית לפיזיקה. בעוד שהמושג שימש במובנים רבים, כמו ניבוי מדויק של חלק מהתכונות של חלקיקים יסודיים כמו קווארקים וגלונים, הוא נאבק בהיבטים אחרים של התנהגות גרעינית.
הרעיון הוחלף בסופו של דבר על ידי תיאוריה המכונה כרומו-דינמיקה קוונטית, שהצליחה יותר במודל של חלקיקים תת-אטומיים. אולם חוקרים שעובדים על שדות מגנטיים הוקמו לתחייה של skyrmions, שאפשר לשדל אותם גם ליצירת מערבולות דמויות מערבולת.
בסקירמיון מגנטי, קווי השדה המגנטי המסוגרים מסובבים זה את זה כמו טבעות מפתח המתחברות לטבעות מפתח אחרות, יצירת צורה בקנה מידה ננומטר אי אפשר להתפרק מבלי לשבור את הטבעות. בשדה מגנטי, היצירה יכולה להיסחף מנקודה אחת לאחרת, עם skyrmion עושה את עצמו מחדש מקווים בכל מיקום נתון.
בשביל מה skyrmions טובים?
מכיוון ש skyrmions כה קטנים ויציבים, פיסיקאים מעוניינים לשלוט על ישויות דמויי חלקיקים אלה לשימוש במחשבים עתידניים ובאחסון זיכרון אלקטרוני, על פי פיזיקה היום. בתחילה, החוקרים יכלו רק לגרום לשטויות מגנטיות בחומרים שהתקררו לטמפרטורות קרות מאוד, אך כעת הם מיוצרים באופן שגרתי בחפצים בטמפרטורת החדר.
מכיוון שנדרש מעט כוח יחסית לתחזוקה ולגישה אלקטרונית של נתונים המאוחסנים בסקירות מגנטיות, מהנדסים חושבים שחלקיקים אלה יכולים ליצור התקני אחסון זיכרון יעילים מאוד. תחום מתפתח שנקרא skyrmionics מוקדש כעת ליצירת מכשירים מהדור הבא.
Skyrmions עשוי גם להסביר תופעה מוזרה ומסתורית המכונה ברק כדור - כדור נדיר וזוהר שיכול להופיע במהלך סופות רעמים ורפרוף באוויר, מרחיק לכת את הברק המשונן והידוע יותר. בשנת 2018 הציע צוות שהתהליכים הטבעיים שיוצרים איכשהו את הקשרים המסתחררים שמתעוררים בסקירות הם אותם אלה שמייצרים ברקים בכדור.
חוקרים אחרים החלו להחיות את המודלים המקוריים של Skyrme ושינו אותם כדי להסביר טוב יותר מושגים בפיזיקה גרעינית, כמו מנבא את התנהגותם וצורתם של גרעינים.
משאבים נוספים:
- למידע נוסף על השימוש ב- skyrmions בטכנולוגיית מחשוב, מהנדסה וטכנולוגיה.
- גלה מידע נוסף על skyrmions כדור הבא של אחסון נתונים, ממעבדת ברקלי.
- צפו מה זה Skyrmion? מחדשות המדע.
