دانشمندانی که شکل سوم مغناطیس را کشف کردند برنده جایزه بزرگ فیزیک شدند

دانشمندان شکل ناشناخته‌ای از مغناطیس را کشف کرده‌اند که درک رفتار مغناطیسی را که بیش از یک قرن پابرجا بود، زیر سوال می‌برد. این کشف که به عنوان آلترمغناطیس شناخته می شود، سومین دسته اساسی از مغناطیس خطی را آشکار کرده و فرصت های جدیدی را برای مواد کوانتومی، الکترونیک پیشرفته و فناوری های محاسباتی آینده باز کرده است.

سه فیزیکدان مسئول این پیشرفت، برندگان جایزه Europhysics 2026، یکی از معتبرترین افتخارات اروپا در فیزیک ماده چگال، معرفی شدند. بخش ماده متراکم انجمن فیزیک اروپا (EPS) پروفسور Jairo Sinova از دانشگاه یوهانس گوتنبرگ ماینز (JGU)، دکتر لیبور Šmejkal و پروفسور Tomas Jungwirth را برای کارشان در زمینه ایجاد آلترمغناطیس به عنوان شکلی متمایز از نظم مغناطیسی در کنار فرومغناطیس و ضدفرومغناطیس انتخاب کرد.

پروفسور Jairo Sinova، مدیر مرکز بین رشته‌ای پدیده‌های اسپین (SPICE) در دانشگاه ماینز، گفت: «این جایزه یک کشف اساسی را که یکی از پارادایم‌های تثبیت‌شده در فیزیک ماده متراکم را به چالش می‌کشد، به رسمیت می‌شناسد». کشف این که یک فاز مغناطیسی کاملا جدید برای بیش از صد سال پنهان مانده بود، نشان می‌دهد که حتی بالغ‌ترین زمینه‌های علمی هنوز هم می‌توانند شگفتی‌های اساسی داشته باشند.»

این پیشرفت از سال ها همکاری بین گروه تحقیقاتی Sinova در دانشگاه ماینز و تیم Jungwirth در موسسه فیزیک آکادمی علوم چک در پراگ پدیدار شد. Šmejkal که در پراگ نیز وابستگی داشت، بین سال‌های 2016 تا 2024 هشت سال را در ماینتس گذراند و ابتدا تحقیقات دکترا را دنبال کرد و سپس به عنوان دانشمند فوق دکترا در گروه Sinova کار کرد.

در آن دوره، Šmejkal نقش پیشرو در توسعه چارچوب نظری پشت آلترمغناطیس ایفا کرد. محققان با ترکیب رویکردهای ریاضی پیشرفته برای تقارن با اسپینترونیک، که به مطالعه نحوه استفاده از اسپین الکترون در دستگاه‌های الکترونیکی می‌پردازد، محققان یک الگوی رفتار مغناطیسی را شناسایی کردند که قبلا شناسایی نشده بود.

پیش بینی های آنها به زودی تیم های آزمایشی را در سراسر جهان جذب کرد. اندازه گیری خواص الکترونیکی و حمل و نقل الکتریکی در مواد متعدد شواهدی را ارائه می دهد که طبقه بندی مغناطیسی جدید را پشتیبانی می کند. آلترمغناطیس از آن زمان با گسترش تلاش های تحقیقاتی در سراسر اروپا، آمریکای شمالی و آسیا به یکی از فعال ترین حوزه های فیزیک ماده متراکم تبدیل شده است.

برای بیش از 100 سال، فیزیکدانان به طور کلی آهنرباهای خطی را به دو دسته اصلی تقسیم می کردند: فرومغناطیس ها و ضد فرومغناطیس ها.

فرومغناطیس ها دارای یک تراز مغناطیسی کلی هستند که یک مغناطیس خالص ایجاد می کند. این مواد برای بسیاری از فناوری های حافظه مغناطیسی که امروزه استفاده می شوند ضروری هستند. در ضد فرومغناطیس های معمولی، گشتاورهای مغناطیسی متضاد یکدیگر را خنثی می کنند و هیچ مغناطیسی کلی باقی نمی گذارند و رفتار الکترونیکی بسیار متفاوتی با فرومغناطیس ها ایجاد می کنند.

آلترمغناطیس احتمال سوم شگفت انگیزی را معرفی می کند.

مانند ضد فرومغناطیس ها، مغناطیس های جایگزین دارای گشتاورهای مغناطیسی هستند که خنثی می شوند و در نتیجه مغناطیسی خالص ایجاد نمی شود. با این حال، الکترون‌های آن‌ها می‌توانند خواصی را که قبلا با فرومغناطیس‌ها مرتبط بود، نشان دهند.

این ترکیب غیرمعمول به آلترمغناطیس‌ها اجازه می‌دهد تا از جریان‌های الکتریکی با اسپین‌های الکترونی به شدت قطبی شده پشتیبانی کنند و در عین حال دینامیک مغناطیسی بسیار سریعی را نیز نشان دهند. این ویژگی‌ها می‌توانند آن‌ها را برای نسل جدیدی از دستگاه‌های اسپینترونیک ارزشمند کنند و به طور بالقوه سرعت و قابلیت‌های فناوری اطلاعات آینده را ارتقا دهند.

اهمیت فراتر از الکترونیک است. آلترمغناطیس نشان دهنده یک طبقه تقارن ناشناخته از ماده است و اتصالات غیرمنتظره ای را با چندین حوزه اصلی فیزیک مدرن، از جمله پدیده های توپولوژیکی، ابررسانایی نامتعارف، و مواد کوانتومی با برهمکنش قوی بین الکترون ها نشان داده است.

مسیر به سوی این کشف با بررسی های نظری در مورد راه های غیرعادی حرکت الکتریسیته از طریق مواد مغناطیسی آغاز شد. در میان پیشرفت‌های اولیه، پیش‌بینی اثر هال غیرعادی کریستالی بود، پدیده‌ای که شامل انتقال الکتریکی در ساختارهای کریستالی خاص است.

در ابتدا، این رفتارهای غیرمنتظره ممکن است ویژگی های غیرمعمول مواد فردی به نظر برسد. با این حال، محققان در نهایت متوجه شدند که آنها توسط یک اصل گسترده تر که شامل تقارن اسپین های الکترون است، به هم متصل شده اند.

این مواد به جای نمایش استثناهای مجزا برای رفتار مغناطیسی ثابت شده، به یک دسته مغناطیسی کاملا متفاوت تعلق داشتند.

نقطه عطف مهمی در سال 2022 رخ داد، زمانی که تیم یک طبقه بندی تقارن جامع از آلترمغناطیس را منتشر کرد و صدها ماده را شناسایی کرد که به طور بالقوه می توانند آن را نشان دهند.

فیزیکدانان تجربی متعاقبا این پیش بینی ها را با استفاده از چندین روش مکمل آزمایش کردند. اینها شامل طیف‌سنجی انتشار نوری با تفکیک زاویه‌ای (ARPES) بود که نحوه رفتار الکترون‌ها در داخل مواد را به همراه اندازه‌گیری انتقال الکتریکی نشان می‌دهد.

نتایج رفتار آلترمغناطیسی را در چندین ماده تایید کرد و به ایجاد طبقه بندی جدید به صورت تجربی کمک کرد.

علاقه به این کشف به سرعت گسترش یافته است. تنها در عرض چند سال صدها مقاله علمی منتشر شد و آلترمغناطیس به موضوعی برجسته در کنفرانس‌های بین‌المللی فیزیک تبدیل شد. جامعه تحقیقاتی رو به رشد اکنون در حال بررسی خواص اساسی و کاربردهای بالقوه فناوری آن است.

Discovery برنده جایزه معتبر یوروفیزیک 2026 شد

جایزه یوروفیزیک پیشرفت‌های عمده در فیزیک ماده متراکم را به رسمیت می‌شناسد، رشته‌ای که به خواص فیزیکی و رفتار مواد مربوط می‌شود. این جایزه که در سال 1975 تأسیس شد، به اکتشافاتی که به طور قابل توجهی درک علمی را ارتقا داده اند، با سهم قابل توجهی از تحقیقات شناخته شده انجام شده در اروپا، تجلیل می کند.

جایزه 2026 پیشرفت های تئوری و تجربی را که آلترمغناطیس را به عنوان شکل بنیادی جدیدی از نظم مغناطیسی خط خطی تثبیت کرد، به رسمیت می شناسد.

مراسم اهدای جایزه برای سپتامبر 2026 در سی و دومین کنفرانس عمومی بخش ماده متراکم انجمن فیزیکی اروپا (CMD32) در گراتس، اتریش برنامه ریزی شد.

پروفسور جایرو سینووا استاد فیزیک دانشگاه یوهانس گوتنبرگ ماینس آلمان و مدیر مرکز بین رشته ای پدیده اسپین دانشگاه است. تحقیقات او به بررسی مغناطیس، اسپینترونیک و مواد کوانتومی می پردازد.

دکتر Libor Šmejkal بسیاری از کارهای نظری حیاتی را که منجر به شناسایی آلترمغناطیس شد در حین کار در دانشگاه ماینز از سال 2016 تا 2024 انجام داد. وابستگی های فعلی او شامل مؤسسه ماکس پلانک برای فیزیک سیستم های پیچیده، مؤسسه ماکس پلانک برای فیزیک شیمی، مؤسسه علوم جامدات چک، و مؤسسه آکادمی فیزیک جامدات چک است.

پروفسور توماس جونگویرت وابسته به موسسه فیزیک آکادمی علوم چک و دانشگاه ناتینگهام است. او به طور گسترده با تیم تحقیقاتی ماینز Sinova همکاری کرده است و نقش اصلی را در ایجاد مبانی نظری آلترمغناطیس ایفا کرده است.

کار آنها با هم یک ویژگی اساسی ماده مغناطیسی را نشان داده است که برای بیش از یک قرن از شناسایی دور مانده است و مسیر کاملا جدیدی را برای تحقیقات در زمینه فیزیک کوانتومی و فناوری های الکترونیکی آینده باز می کند.

مواد ارائه شده توسط Johannes Gutenberg Universitaet Mainz. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.

ناسا در حال بررسی آنچه در زیر یک حفره غول پیکر در ماه نهفته است

ناسا از یک سازند عجیب روی زمین با یک اتصال شگفت انگیز به ماه عکس می گیرد

دانشمندان میانبر شگفت انگیزی برای همجوشی هسته ای کشف کردند

دانشمندان یک راه شگفت انگیز جدید برای مبارزه با فشار خون بالا - از طریق گوش کشف کردند