Zvezde zbližavaju atome

Zvezde “beli patuljci” poseduju izuzetno jako polje koje može naterati atome da formiraju nove modove povezivanja. Izvor: NASA/ESA/H. Bond (STScI)/M. Barstow (Univ. Leicester)

Prema poslednjim istraživanjima magnetizam možda krije tajnu koju do sada nismo znali – posebnu i jaku veza između atoma. Kompjuterske simulacije upućuju na mogućnost postojanja jake hemijske veze koja se indukuje u jakim magnetim poljima zvezda. Ako postoji mogućnost da se ovaj efekat sprovede u laobratorijiskim uslovima, onda „magnetna materija“ može biti iskorišćena za proizvodjnu kvantnih kompjutera.

Hemičari razilikuju dva različita tipa hemijske veze: jonska veza i kovalentna veza. Jonska veza nastaje polarizovanjem atoma, i samim tim, stvarju se uslovi za privlačenje, a kovalentna uspostavlja zajedničko vlasništvo atoma nad parom elektrona.

Međutim, Trajgve Helgaker (Trygve Helgaker), kvantni hemičar sa univerziteta u Oslu je zajedno sa svojim kolegama slučajno otrkio treći tip veze kada su simulirali ponašanje atoma unutar magnetnog polja jačine 105 Tesla. To je snaga 10000 puta veća nego što bilo ko može da proizvede na Zemlji.

Tim istraživača je ispitivao potencijalnu distorziju atoma vodonika u jakom magnetnom polju. Molekul se, u polju, postavio paralelno sa linijama sila, i veza između samih atoma je postala stabilnija i kraća. Jednom od elektrona je emitovana energija, koja bi normalno trebala da ga izbije iz molekula, ali molekuls se samo okrenuo pod impulsom i kao celina ostao i dalje u paralalelnoj poziciji sa linijama sila.

Bez obzira što ceo događaj predstavlja kompjutersku simulaciju, predstavlja značajno otkriće koje može utrti put novim pravcima istraživanja. Rad koji detaljno objašanjava uslove eksperimenta je objavljen u časopisu  Science.

Koliko memorije staje u atom?

Fizičari su uspešno uskladištili informaciju unutar magnetnog spina atmoskog jezgra, držeći je tamo skoro 2 minuta. To su uspeli pomoću tako zvanog spintronic uređaja, što bi moglo predstavljati najmanju kompjutersku memorijsku jedinicu na svetu.

Sve bi bilo u najboljem redu da nema nekih sitnijih nedostataka: uređaj je operativan na temepraturi od 3,2 stepena Kelvina, i da bi ispravno radio zahteva magentno polje koje je oko 200000 puta jače nego ono što planeta Zemja proizvodi.

Sveukupni rezultat nije bez značaja, jer predstavlja značajan pomak u oblasti koja se zove spintronics ili u slodnom prevodu spintronika. Glavno polje istraživanja ove naučne discipline je unos i skladištenje podataka unutar magentih “kompasa” atmoskih čestica. Uobičajeno je, do sada, da se podaci skladište unutar spina elektrona, ali postojanost polja (i podataka zajedno sa njim) se meri mikrosekundama, što je potvrđeno sa dve nezavisne studije istraživača iz Australije i Jute (Utah – savezna država SAD) i publikovano u žurnalu Science.

Umesto toga, naučnici su pokušali da uskladište podatak u dugovečnijem jezgru atoma. Grupa istraživača predvođena D.R. McCamey je mapirala električni spin elektrona koji orbitiraju oko jezgra fosfora koji je dodat silikonskom poluprovodniku. Iskorišćeni su gotovo terahercni (1 000 000 000 000 Hz) elektromagnetni talasi da bi se elektronima predao određeni spin. Zatim su iskorišćeni radio talasi iz FM opsega da “zapišu” spin na samom jezgru fosfora.

Nakon 112 sekundi, spin je mapiran nazad na elektrone, tačnije električno je pročitan.  Tokom testa korišćen je klasičan binarni zapis (0 i 1), ali ističe se da cela metoda može biti iskorišćena za standardne i za kvantne kompjutere. Tačnije, prema tvrdanjama Kristofera Boema (Christopher Boehme) profesora sa univerziteta u Juti, moguće je zapisivati obe vrste podataka, i binarne i kvantne.

Pre dve godine, druga grupa istraživača je prijavila uspešno skladištenje kvantnih podataka u trajanju od 2 sekunde. Međutim, ta grupa nije čitala podatak sa mesta zapisa. Sem toga, toliko vreme je, ipak, nedovoljno za praktične potrebe.

Rad sa atomskim jezgrima je mnogo podesniji iz više razloga, ističe Boehme. Prvi ralog je manja osetljvost jezgra na promenu temeprature. Sledeća važna činjica je minimalni uticaj elektrona na stabilnost jezgra. Jezgra su poprilično usamljena, jer su rastojanja između njega i elektrona znatna u odosu na domet efekata koje proizvodi elektronski oblak oko njega.

Sledeći korak u istraživanju je proizvesti isti efekat, ali pod mnogo prihvatljivijim uslovima gde nisu potrebne ekstremno niske temeprature i prejaka magnetna polja.