A representação de um artista dos campos magnéticos entrelaçados do skyrmion.
(Imagem: © Science Advances / Creative Commons)
Um skyrmion pode ser descrito como uma quase partícula em turbilhão, um nó de linhas de campo sinuosas ou um furacão subatômico. Eles também são um dos conceitos de física mais difíceis para os seres humanos entenderem. Isso ocorre porque esses distúrbios de tamanho nanométrico são mais fáceis de descrever matematicamente e, apesar de serem conhecidos há quase 60 anos, os físicos começaram recentemente a encontrar aplicações práticas para skyrmions.
História dos skyrmions
Skyrmions é nomeado para o físico nuclear britânico Tony Skyrme, que propôs sua existência em 1961. Sua idéia era modelar entidades subatômicas como prótons e nêutrons usando torções complicadas no campo quântico que todas as partículas possuem, de acordo com a American Physical Society. Embora o conceito tenha sido útil de várias maneiras, como prever com precisão algumas das propriedades de partículas fundamentais como quarks e glúons, ele lutou com outros aspectos do comportamento nuclear.
A idéia acabou sendo substituída por uma teoria conhecida como cromodinâmica quântica, que teve mais sucesso na modelagem de partículas subatômicas. Mas skyrmions foram revividos por pesquisadores que trabalham em campos magnéticos, que também podem ser persuadidos a formar redemoinhos semelhantes a vórtices.
Em um skyrmion magnético, as linhas de campo magnético atadas se enrolam como chaveiros conectados a outros porta-chaves, criando uma forma em escala nanométrica isso é impossível separar sem quebrar os anéis. Em um campo magnético, a formação pode se deslocar de um ponto para outro, com o skyrmion fazendo-se de novo das linhas em qualquer local.
Para que servem os skyrmions?
Como os skyrmions são tão pequenos e estáveis, os físicos estão interessados em controlar essas entidades semelhantes a partículas para uso em computadores futuristas e armazenamento de memória eletrônica, de acordo com a Physics Today. Inicialmente, os pesquisadores só podiam induzir skyrmions magnéticos em materiais que foram resfriados a temperaturas muito baixas, mas agora são produzidos rotineiramente em objetos à temperatura ambiente.
Como é necessário pouco poder para manter e acessar eletronicamente os dados armazenados em skyrmions magnéticos, os engenheiros acreditam que essas partículas poderiam dispositivos de armazenamento em memória muito eficientes. Um campo emergente chamado skyrmionics agora é dedicado à criação de tais dispositivos da próxima geração.
Skyrmions também pode explicar um fenômeno estranho e misterioso conhecido como bola de iluminação - uma rara esfera brilhante que pode aparecer durante tempestades e deslizar pelo ar, sobrevivendo muito aos relâmpagos irregulares mais conhecidos. Em 2018, uma equipe propôs que os processos naturais que de alguma forma criam os nós de turbilhão que surgem nos skyrmions sejam os mesmos que produzem raios de bola.
Outros pesquisadores começaram a reviver os modelos originais de Skyrme e os modificaram para melhor explicar conceitos em física nuclear, como predizer o comportamento e a forma dos núcleos.
Recursos adicionais:
- Saiba mais sobre o uso de skyrmions na tecnologia de computação, em Engenharia e tecnologia.
- Descubra mais sobre skyrmions como a próxima geração de armazenamento de dados, do Berkeley Lab.
- Assista O que é um Skyrmion? Do Science News.
