การเป็นตัวแทนของศิลปินเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กที่เชื่อมประสานกันของท้องฟ้า
(ภาพ: ©วิทยาศาสตร์ก้าวหน้า / ครีเอทีฟคอมมอนส์)
skyrmion สามารถอธิบายได้ว่าเป็นอนุภาคกึ่งหมุนวนปมของเส้นสนามบิดหรือพายุเฮอริเคน subatomic พวกเขายังเป็นหนึ่งในแนวคิดทางฟิสิกส์ที่ยากที่สุดสำหรับมนุษย์ที่จะเข้าใจ นั่นเป็นเพราะการรบกวนขนาดนาโนเหล่านี้ง่ายที่สุดในการอธิบายทางคณิตศาสตร์และแม้จะเป็นที่รู้จักกันมานานเกือบ 60 ปีนักฟิสิกส์เพิ่งจะเริ่มต้นค้นหาแอปพลิเคชั่นสำหรับท้องฟ้า
ประวัติสกาย
Skyrmions ได้รับการตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์นิวเคลียร์ชาวอังกฤษ Tony Skyrme ผู้เสนอการมีอยู่ครั้งแรกในปีพ. ศ. 2504 ความคิดของเขาคือการสร้างแบบจำลองหน่วยงานย่อยเช่นโปรตอนและนิวตรอนโดยใช้การบิดที่ซับซ้อนในสนามควอนตัม ตามที่สมาคมกายภาพอเมริกัน. ในขณะที่แนวคิดนี้มีประโยชน์ในหลาย ๆ ด้านเช่นการทำนายคุณสมบัติบางอย่างของอนุภาคพื้นฐานเช่นควาร์กและกลูออน แต่ก็พยายามต่อสู้กับพฤติกรรมนิวเคลียร์ในด้านอื่น ๆ
ในที่สุดแนวคิดก็ถูกแทนที่โดยทฤษฎีที่เรียกว่าควอนตัม Chromo-dynamics ซึ่งประสบความสำเร็จมากกว่าในการสร้างแบบจำลองอนุภาคอนุภาค แต่ท้องฟ้าได้รับการฟื้นฟูโดยนักวิจัยที่ทำงานเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กซึ่งยังสามารถเกลี้ยกล่อมให้กลายเป็นเกลียวหมุนวนคล้ายกระแสน้ำวน
ใน skyrmion แม่เหล็กเส้นสนามแม่เหล็กที่ผูกปมล้อมรอบซึ่งกันและกันคล้ายกับพวงกุญแจที่ผูกเข้ากับพวงกุญแจอื่น ๆ สร้างรูปร่างระดับนาโนเมตร ที่เป็นไปไม่ได้ที่จะดึงออกมาโดยไม่ทำลายวงแหวน ในสนามแม่เหล็กการก่อตัวสามารถลอยจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งด้วยสกายริออน ทำให้ตัวเองอีกครั้ง จากบรรทัดที่ตำแหน่งใด ๆ
Skyrmions ดีสำหรับอะไร?
เนื่องจาก skyrmions มีขนาดเล็กและมีความเสถียรนักฟิสิกส์จึงสนใจที่จะควบคุมสิ่งที่คล้ายอนุภาคเหล่านี้เพื่อใช้ในคอมพิวเตอร์แห่งอนาคตและที่เก็บข้อมูลหน่วยความจำอิเล็กทรอนิกส์ ตามฟิสิกส์วันนี้. ในขั้นต้นนักวิจัยสามารถชักนำให้เกิดท้องฟ้าแม่เหล็กในวัสดุที่เย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่เย็นมาก แต่ตอนนี้พวกมันถูกผลิตขึ้นเป็นประจำในวัตถุอุณหภูมิห้อง
เนื่องจากมันใช้พลังงานค่อนข้างน้อยในการดูแลรักษาและการเข้าถึงข้อมูลทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เก็บไว้ในท้องฟ้าแม่เหล็กวิศวกรจึงคิดว่าอนุภาคเหล่านี้สามารถทำได้ อุปกรณ์เก็บข้อมูลหน่วยความจำที่มีประสิทธิภาพมาก. ขณะนี้เขตข้อมูลใหม่ที่ชื่อว่า skyrmionics ได้อุทิศตนเพื่อการสร้างอุปกรณ์รุ่นต่อไป
Skyrmions อาจอธิบายปรากฏการณ์ประหลาดและลึกลับที่รู้จักในชื่อ สายฟ้าลูก - ลูกโลกเรืองแสงที่หายากซึ่งสามารถปรากฏขึ้นได้ในช่วงพายุฝนฟ้าคะนองและการลอยตัวผ่านอากาศซึ่งอยู่ไกลกว่าสายฟ้าที่มีชื่อเสียงที่รู้จักกันดีกว่า ในปี 2018 ทีมเสนอว่ากระบวนการทางธรรมชาติที่สร้างนอตหมุนวนที่เกิดขึ้นใน skyrmions เป็นสิ่งเดียวกันกับที่ผลิตสายฟ้าลูก
นักวิจัยคนอื่นได้เริ่มฟื้นฟูแบบจำลองดั้งเดิมของ Skyrme และปรับเปลี่ยนให้อธิบายแนวคิดทางฟิสิกส์นิวเคลียร์ได้ดีขึ้นเช่น ทำนายพฤติกรรมและรูปร่างของนิวเคลียส.
แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม:
- เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้ skyrmions ในเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์จากวิศวกรรมและเทคโนโลยี
- ค้นหาเพิ่มเติมเกี่ยวกับ skyrmions เป็นแหล่งเก็บข้อมูลรุ่นต่อไปจาก Berkeley Lab
- ดู Skyrmion คืออะไร? จากข่าววิทยาศาสตร์
