Una svolta nella comprensione del comportamento delle quasi-particelle note come monopoli magnetici potrebbe portare allo sviluppo di nuove tecnologie per sostituire le cariche elettriche.

I ricercatori dell'Università del Kent hanno applicato una combinazione di fisica quantistica e classica per studiare come gli atomi magnetici interagiscono tra loro per formare oggetti compositi noti come "monopoli magnetici".

Basando lo studio su materiali noti come Spin Ices, il team ha mostrato come il "saltellamento" di un monopolo da un sito all'altro nel reticolo cristallino di Spin Ice può essere ottenuto invertendo la direzione di un singolo atomo magnetico.

Sebbene in teoria a basse temperature gli atomi magnetici non abbiano energia sufficiente per farlo, il team ha scoperto che quando un monopolo arriva in un sito reticolare, induce cambiamenti nei campi che agiscono sugli atomi magnetici che lo circondano che consentono loro di "tunnel" attraverso la barriera energetica.

Il dott. Quintanilla della Scuola di Scienze Fisiche dell'Università ha dichiarato:"Abbiamo trovato prove che questo misterioso salto a bassa temperatura si ottiene attraverso il tunneling quantistico:un fenomeno che consente a un oggetto quantistico di superare un ostacolo che, secondo le classiche leggi della fisica, richiede più energia di quella che il sistema ha a disposizione.

"Abbiamo dimostrato che gli atomi magnetici che formano un monopolo sperimentano campi che sono trasversali ai propri, che a loro volta inducono il tunneling. Calcoliamo i tassi di salto di monopolio risultanti da questo scenario e li troviamo ampiamente coerenti con le osservazioni disponibili.'

I ricercatori suggeriscono che questa migliore comprensione del movimento del monopolo nei materiali del ghiaccio rotante potrebbe consentire tecnologie future basate sul movimento dei monopoli magnetici, piuttosto che cariche elettriche.