磁流的特性與電流極為類似
電流有了一個全新的小妹妹:磁流。
一個由英國物理學(xué)家組成的研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造出了磁荷——獨(dú)立的磁北極與磁南極——并且引導(dǎo)它們在不到1厘米寬的水晶體中流動。這些處于運(yùn)動中的磁荷其行為特性與流動于電池及生物系統(tǒng)中的電荷極為類似,將來的某一天它們或許會在處于發(fā)展階段的磁導(dǎo)設(shè)備中有所作為——盡管這種設(shè)備到底能夠做什么對于任何人來說還處于猜測階段。
在磁體中,磁極總是成對出現(xiàn)。不論你將一塊磁體一分為二多少次,甚至達(dá)到其自身的原子領(lǐng)域,每一個磁體部分也將會擁有一個北極和一個南極——即雙極子。
但是由水晶材料構(gòu)成的被稱為“自旋冰”的磁分子卻以一個三棱錐的形態(tài)進(jìn)行排列,而這種形態(tài)恰恰使得磁分子不能將它們的磁極以指向相同方向的形式舒服地排成直線。作為一種不協(xié)調(diào)的折中,每個棱錐便趨向于擁有兩個指向朝內(nèi)及兩個指向朝外的磁體。
2009年,來自于倫敦大學(xué)學(xué)院(University College London)的史蒂文·布拉姆威爾(Steven Bramwell)發(fā)現(xiàn)有時候一個分子會扭動并翻轉(zhuǎn),兩個磁極——一個北極以及一個南極——便誕生了。分子自身會保持不動,但這些實(shí)際上不依附于某個自然物體上的奇異的磁極卻能夠隨著翻轉(zhuǎn)分子的連鎖反應(yīng)相互獨(dú)立地到處移動。
“最終,它們各自距離越來越遠(yuǎn),以至于它們相互之間失去了所有的記憶,”布拉姆威爾說道,“雙極子由此被一分為二,并且成為了兩個磁單極子?!蹦承┛茖W(xué)家對使用磁單極子這個術(shù)語作為僅僅存在于“自旋冰”內(nèi)部現(xiàn)象的描述表示質(zhì)疑。從傳統(tǒng)上說,這個術(shù)語是應(yīng)用于宇宙的磁單極子,它們被認(rèn)為在宇宙大爆炸期間形成,并于1931年被保羅·迪拉克(Paul Dirac,英國物理學(xué)家,曾獲1933年諾貝爾物理學(xué)獎——譯者注)首次進(jìn)行了理論方面的系統(tǒng)闡述。
“一個真正的磁單極子可能就是一個存在于真空中的磁荷,”來自于德國基爾市理論物理與天體物理研究所的物理學(xué)家邁克爾·波尼茨(Michael Bonitz)說道,“它們所擁有的是一個復(fù)雜的、濃縮的物質(zhì)系統(tǒng)?!?br/> 在自旋冰的范圍之內(nèi),這些漫游磁極的特性與磁單極子非常相像。磁極攜帶的磁荷與理論上的預(yù)測非常接近,并且在相互結(jié)合方面也與控制電荷的交互作用一樣遵從相同的法則,即庫倫定律。通過運(yùn)用短暫的磁脈沖,布拉姆威爾和他的團(tuán)隊(duì)目前開發(fā)出一種方法觸發(fā)磁荷流——即磁流——其持續(xù)時間可達(dá)幾分鐘。
“我們運(yùn)用一種磁場來創(chuàng)造出磁荷,并且讓它們沿著相同的方向移動,”來自于牛津郡盧瑟福阿普爾頓實(shí)驗(yàn)室(Rutherford Appleton Laboratory)的物理學(xué)家肖恩·吉布林(SeanGiblin)說道。
這些流顯示出磁荷與電荷之間新的相似性。最新被創(chuàng)造出的且緩慢耗散的磁荷其遵從的法則與控制帶電粒子在溶解液中——諸如離子在電池電解質(zhì)中——的表現(xiàn)所依據(jù)的法則極為一致。
自旋冰存儲磁荷的方法與電容存儲電荷的方法也很相似。因此布拉姆威爾對于磁流的設(shè)想是某一天可產(chǎn)生一種被稱為“磁學(xué)”的新技術(shù)。但是他也承認(rèn)要達(dá)到那個地步還需要時間,特別是因?yàn)檫@些僅僅出現(xiàn)在水晶體中的流只有在接近絕對零度時才可保持存在。
科學(xué)新聞(2011-3-12)
封面故事
記憶不能等待:研究人員正在重新考量在導(dǎo)致老年癡呆癥方面淀粉體所起到的作用。
特定
量子的躁動:紊亂狀態(tài)是如何在奇特的材料中停止的。
科學(xué)新聞
原子級組件的應(yīng)用:研究人員最近創(chuàng)造出一種量子電路,它將對新級別電子裝置的發(fā)展產(chǎn)生幫助作用。
露西(Lucy,遠(yuǎn)古女性人類的殘骸,南方古猿屬猿人)的腳適合步行:320萬前的腳趾化石表明,原始人類已經(jīng)擁有類似現(xiàn)代人的步態(tài)。
善于奔跑的尼安德特人(Neanderthal):石器時代人類的腳跟骨結(jié)構(gòu)有助于他們進(jìn)行長距離奔跑。這對于那些尼安德特人更是如此。
切除是如何刺激腫瘤生長的:一項(xiàng)對于老鼠的研究發(fā)現(xiàn),癌細(xì)胞會云集于創(chuàng)傷處。
無月光的黎明與動物的產(chǎn)卵期:滿月后的夜晚中微小的顏色變化或許與珊瑚及其他海洋生物釋放配子的時間相同步。
跳蚤的跳躍從腳開始,而非膝蓋:對于那些令人側(cè)目的“跳躍者”是如何騰身而起的問題,科學(xué)家們歷經(jīng)數(shù)年才找到這個撓頭問題的準(zhǔn)確答案。
食肉類貍藻屬植物吸食獵物:高速影像確定以小蟲為食的植物就像是真空進(jìn)食器。
產(chǎn)前外科手術(shù)對治療脊柱裂更有好處:一項(xiàng)新研究表明,實(shí)行早產(chǎn)手術(shù)對于治療神經(jīng)管缺陷的效果要比等到嬰兒出生后再治療要好很多。
對癌癥過敏:研究表明,擁有一種過于活躍的免疫系統(tǒng)可對某種腦瘤產(chǎn)生防御作用。
磁流(Magnetricity)特性與電流特性非常相像:在一種被稱為“自旋冰”(spin ice)的奇特材料中產(chǎn)生的類似磁單極子的磁荷流,其行為特性與電流類似。
黑洞研究:研究人員宣稱他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種直接觀測旋轉(zhuǎn)黑洞存在的方法。
再次訪問Tempel 1彗星:5年前,NASA曾向Tempel 1彗星發(fā)射了一個探測器,現(xiàn)在NASA再次對其進(jìn)行了拍攝觀測。
科學(xué)新聞(2011-3-26)
封面故事
互相蠶食的細(xì)胞:人體內(nèi)細(xì)胞具有互相蠶食的特征,到底蠶食量要到何種程度才能保持身體健康呢?
特定
運(yùn)動中的冰:隨著冰凍地表的斷裂,研究人員迅速趕往出事地點(diǎn)了解斷裂狀況。
分子領(lǐng)域中的設(shè)計(jì):最初就采取措施限制某些不符需要的特性或許可以幫助化學(xué)家制造出比較平和的分子。
科學(xué)新聞
太陽上的無風(fēng)天氣或許會持續(xù):盡管剛剛才出現(xiàn)耀斑,太陽物理學(xué)家還是預(yù)計(jì)太陽會進(jìn)入一個為期10年的低活躍期。
宇宙射線理論或被顛覆:一項(xiàng)最新研究表明,快速移動的粒子流并非只被超新星所推動。
恒星蟲孔(wormhole)可能存在:最新模擬顯示出,穿越時空間的隧道很可能連接著多對恒星。
在音樂中迷失:感覺不到音樂的律動或者不能隨音樂而移動的人為“節(jié)拍聾癥”提供了原始的線索。
夜店用藥品對身體的影響:一項(xiàng)加拿大調(diào)查發(fā)現(xiàn),凱特明(ketamine:一種高效麻醉劑)與奇異的身體體驗(yàn)緊密相連。
新型鉆石:研究人員預(yù)言,碳元素具備一種新形態(tài),如果它能被生成,或可具備工業(yè)應(yīng)用價值。
基因的好壞兩面性:一種可以預(yù)防腫瘤的DNA變異對于中風(fēng)患者而言卻可減損其腦部的恢復(fù)。
疲憊來自于萊姆關(guān)節(jié)炎還是慢性疲勞癥:對于脊髓液中的蛋白質(zhì)進(jìn)行掃描顯示出此兩種情況具備不同的特征,這為更好地治療與恢復(fù)提供了希望。
半數(shù)成年男性攜帶人乳頭狀瘤病毒:人乳頭狀瘤病毒經(jīng)常出現(xiàn)在男性身上,并且可存留數(shù)月或更長時間。這種病毒屬于兩性傳播病菌,它可以導(dǎo)致癌癥。
腦部如何進(jìn)行猜測:實(shí)驗(yàn)顯示出人的頭腦是如何在信息缺失的情況下虛報(bào)移動物體的速度的。
手機(jī)可影響腦部的新陳代謝:一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn),使用手機(jī)打電話時,距手機(jī)越近,受到的手機(jī)輻射也越大。
動物給人類的啟迪:一項(xiàng)新的研究顯示出沙魚蜥蜴是如何在撒哈拉沙漠中滑動穿行的。這一發(fā)現(xiàn)或可啟示人們在災(zāi)后找到更好的藏身辦法。
遠(yuǎn)古化石為研究肢體甲殼的早期進(jìn)化提供線索:一個與今天的螃蟹以及昆蟲有親緣關(guān)系的、擁有十只腿、具有五億兩千萬年歷史的遠(yuǎn)古化石或許是已知最早的擁有保護(hù)性關(guān)節(jié)附肢的動物樣本。
火蟻(fire ant)或許是從美國向全球傳播的:一項(xiàng)基因研究顯示出,近期全球性侵入行為可能起源于美國南部,而非這種物種的南美起源