Berita Magnet 2021: Simulasi Superkomputer dan Sinyal Magnetik – Penemuan Mengejutkan Saat Simulasi Superkomputer Menjelajahi Rekoneksi Magnetik

Membuat koneksi: Membawa proses astrofisika ke Bumi.

Rekoneksi magnetik, sebuah proses di mana garis-garis medan magnet robek dan bersatu kembali, melepaskan sejumlah besar energi kinetik, terjadi di seluruh alam semesta. raja slot

Proses ini menimbulkan aurora, semburan matahari, dan badai geomagnetik yang dapat mengganggu layanan telepon seluler dan jaringan listrik di Bumi.

Tantangan utama dalam studi rekoneksi magnetik, bagaimanapun, adalah menjembatani kesenjangan antara skenario astrofisika skala besar dan eksperimen skala kecil yang dapat dilakukan di laboratorium.

Para peneliti kini telah mengatasi hambatan ini melalui kombinasi eksperimen cerdas dan simulasi mutakhir.

Dengan melakukan itu, mereka telah menemukan peran yang sebelumnya tidak diketahui untuk proses universal yang disebut “efek baterai Biermann”, yang ternyata berdampak pada rekoneksi magnetik dengan cara yang tidak terduga.

Efek baterai Biermann, benih yang mungkin untuk medan magnet yang menyelimuti alam semesta kita, menghasilkan arus listrik yang menghasilkan medan-medan ini.

Temuan mengejutkan, yang dibuat melalui simulasi komputer, menunjukkan efeknya dapat memainkan peran penting dalam rekoneksi yang terjadi ketika magnetosfer Bumi berinteraksi dengan plasma astrofisika.

Efeknya pertama-tama menghasilkan garis medan magnet, tetapi kemudian membalikkan peran dan memotongnya seperti gunting yang mengiris karet gelang.

Bidang yang diiris kemudian disambungkan kembali dari titik penyambungan semula.

Simulasi tersebut memodelkan hasil eksperimen di China yang mempelajari plasma berdensitas energi tinggi—materi di bawah kondisi tekanan ekstrem.

Eksperimen menggunakan laser untuk meledakkan sepasang gelembung plasma dari target logam padat.

Simulasi plasma tiga dimensi (lihat gambar di bagian atas halaman) melacak perluasan gelembung dan medan magnet yang dibuat oleh efek Biermann, melacak tabrakan medan untuk menghasilkan rekoneksi magnetik.

Para peneliti melakukan simulasi ini pada superkomputer Titan di Fasilitas Komputasi Kepemimpinan Oak Ridge Departemen Energi AS di Laboratorium Nasional Oak Ridge.

Hasil “menyediakan platform baru untuk mereplikasi rekoneksi yang diamati dalam plasma astrofisika di laboratorium,” kata Jackson Matteucci, seorang mahasiswa pascasarjana dalam program Fisika Plasma di Laboratorium Fisika Plasma Princeton yang memimpin penelitian.

Dengan menjembatani kesenjangan tradisional antara eksperimen laboratorium dan proses astrofisika, hasil ini membuka babak baru dalam upaya memahami alam semesta.

Magnetisme Terfragmentasi – Sinyal Magnetik Skala Atom yang Sulit Diungkapkan

Para peneliti dari Boston College, MIT, dan UC Santa Barbara mengungkapkan ‘sinyal’ magnetik skala atom yang sulit dipahami dalam isolator Mott.

Chestnut Hill, Mass. — Menyelidiki sifat-sifat isolator Mott, tim peneliti dari Boston College, MIT, dan U.C. Santa Barbara telah mengungkapkan sinyal magnetik skala atom yang sulit dipahami dalam bahan unik saat transisi dari isolator ke logam, tim melaporkan baru-baru ini dalam jurnal Nature Physics.

“Bekerja dengan senyawa di kelas bahan yang dikenal sebagai isolator Mott, tim menggunakan spin-polarizing scanning tunneling microscopy (SP-STM) untuk merinci pada tingkat atom fisika yang mendasari salah satu contoh isolator ini, yang dapat dimanipulasi menjadi keadaan logam melalui penambahan muatan elektronik, sebuah proses yang disebut doping.” kata Asisten Profesor Fisika Boston College Ilija Zeljkovic, penulis utama laporan tersebut.

“Sebuah isolator Mott dicirikan oleh lokalisasi elektron karena interaksi elektron-elektron yang kuat, dan biasanya disertai dengan pemesanan magnetic.” Zelkjovic menjelaskan.

“Dalam kasus ini, tim mengembangkan dan mempelajari permukaan isolator Mott strontium iridate, sebuah oksida, dalam bentuk kristal tunggal.”

“Dalam banyak oksida kompleks, pemesanan magnetik tertanam dalam lanskap spasial yang tidak homogen dari fase lain.” katanya.

Tim berusaha melakukan pengukuran pada skala panjang atom tunggal, dengan sensitivitas muatan dan putaran untuk memahami sepenuhnya fisika yang mendasarinya, sebuah prosedur yang belum dicapai dalam oksida kompleks apa pun.

Dengan menggunakan spin-polarizing scanning tunneling microscopy (SP-STM), Zeljkovic dan rekan-rekannya melaporkan bahwa tim dapat melakukan percobaan ini untuk pertama kalinya.

Pengukuran membantu untuk memahami bagaimana isolator Mott antiferromagnetik berevolusi dengan doping pembawa muatan, yang telah membingungkan para ilmuwan sejak penemuan isolator Mott yang didoping prototipikal, yang merupakan superkonduktor suhu tinggi tembaga-oksida, kata Zeljkovic.

Dengan melacak evolusinya dengan doping pembawa muatan, para peneliti menemukan bahwa, dengan doping tingkat rendah, tatanan antiferromagnetik homogen dari elektron material meleleh menjadi tatanan antiferromagnetik “tambal sulam” yang terfragmentasi di dekat transisi isolator-ke-logam, tim dilaporkan.

Zeljkovic mengatakan hasilnya memajukan pemahaman tentang karakteristik unik isolator Mott, dan juga menetapkan SP-STM sebagai alat yang ampuh yang mampu mengungkapkan informasi skala atom dalam oksida kompleks.…