Os físicos quânticos do grupo de pesquisa de Oriol Romero-Isart em Innsbruck mostram em duas publicações atuais que, apesar do teorema de Earnshaw, nanoímãs podem ser levitados de forma estável em um campo magnético estático externo devido aos princípios da mecânica quântica. O momento angular quântico dos elétrons, que também causa magnetismo, é responsável por este mecanismo.

Já em 1842, O matemático britânico Samuel Earnshaw provou que não existe uma configuração estável de ímãs permanentes em levitação. Se um ímã é levitado sobre outro, a menor perturbação fará com que o sistema falhe. O topo magnético, um brinquedo popular, contorna o teorema de Earnshaw:quando é perturbado, o movimento giratório do topo causa uma correção do sistema e a estabilidade é mantida. Em colaboração com pesquisadores do Instituto Max Planck de Óptica Quântica, Munique, físicos do grupo de pesquisa de Oriol Romero-Isart no Instituto de Física Teórica, Universidade de Innsbruck, e o Institute for Quantum Optics and Quantum Information, Academia Austríaca de Ciências, agora mostraram que:"No mundo quântico, minúsculas nanopartículas não giratórias podem levitar de forma estável em um campo magnético. "" Propriedades mecânicas quânticas que não são perceptíveis no mundo macroscópico, mas que influenciam fortemente os nanoobjetos, são responsáveis ​​por esse fenômeno, "diz Oriol Romero-Isart.

Estabilidade causada por efeito giromagnético

Albert Einstein e o físico holandês Wander Johannes de Haas descobriram em 1915 que o magnetismo é o resultado de princípios da mecânica quântica:o momento angular quântico dos elétrons, ou o chamado spin do elétron. Os físicos do grupo de pesquisa de Oriol Romero-Isart mostraram agora que o spin do elétron permite a levitação estável de um único nanoímã em um campo magnético estático, o que deveria ser impossível de acordo com o teorema clássico de Earnshaw. Os físicos teóricos realizaram análises de estabilidade abrangentes, dependendo do raio do objeto e da intensidade do campo magnético externo. Os resultados mostraram que, na ausência de dissipação, um estado de equilíbrio aparece. Este mecanismo depende do efeito giromagnético:Após uma mudança na direção do campo magnético, um momento angular ocorre porque o momento magnético se acopla ao spin dos elétrons. "Isso estabiliza a levitação magnética do nanoímã, "explica o primeiro autor Cosimo Rusconi. Além disso, os pesquisadores mostraram que o estado de equilíbrio dos nanoímãs levitados magneticamente exibe o emaranhamento de seus graus de liberdade.

Novo campo de pesquisa

Oriol Romero-Isart e sua equipe estão otimistas de que esses nanoímãs levitados logo poderão ser observados experimentalmente. Eles fizeram sugestões sobre como isso poderia ser alcançado em condições realistas. Os nanoímãs levitados são um novo campo de pesquisa experimental para os físicos. Estudos de nanoímãs em condições instáveis ​​podem levar à descoberta de fenômenos quânticos exóticos. Além disso, depois de acoplar vários nanoímãs, O nanomagnetismo quântico pode ser simulado e estudado experimentalmente. Os nanoímãs levitados também são de grande interesse para aplicações técnicas, por exemplo, para o desenvolvimento de sensores de alta precisão.