[ rtcg.me ]

TAJNA MAGNETIZMA

Superkompjuter – jeftin, moćan, manje grije

Naučnici su otkrili nova svojstva magnetizma koja bi mogla znatno poboljšati naše kompjutere.

Postojeće elektronske komponente se više ne mogu smanjiti, zbog njihovog pregrijavanja. No, u novom otkriću na Univerzitetu u Kopenhagenu, istraživači su otkrili osnovno svojstvo magnetizma, koje može postati relevantno za razvoj nove generacije snažnijih i kompjutera koji će se manje zagrijavati tokom rada.

Kontinuirana minijaturizacija komponenti za kompjutere koja koristi elektrone kao  vozila za prenos informacija je dovedena u pitanje. Umjesto toga, mogao bi se koristiti magnetizam i time nastaviti razvoj i jeftinijih i snažnijih kompjutera. To je jedna od perspektiva, jer su naučnici s Instituta Nils Bor (NBI), Univerziteta u Kopenhagenu, objavili novo otkriće u časopisu Nejčer Komunikejšens.

"Funkcija kompjutera uključuje slanje električne struje putem mikročipa. Iako je količina mala, struja ne samo da prenosi informacije, već i doprinosi zagrijavanju čipa. Kada imate veliki broj komponenti čvrsto upakovanih, toplota postaje problem. To je jedan od razloga zašto smo dostigli granicu do koje možemo smanjiti komponente. Kompjuter zasnovan na magnetizmu izbjegao bi problem pregrijavanja", kaže profesor Kim Lefman.

"Naše otkriće nije direktan recept za izradu kompjutera zasnovanog na magnetizmu. Umjesto toga, otkrili smo osnovno magnetsko svojstvo koje treba kontrolisati, ako želite dizajnirati takav kompjuter."

Kvantna mehanika zaustavila ubrzanje

Da biste shvatili otkriće, treba znati da magnetski materijali nijesu nužno ravnomjerno orijentisani. Drugim riječima, područja s magnetskim sjevernim i južnim polom mogu postojati jedno do drugoga. Ta se područja nazivaju domenima, a granica između domena sjevernog i južnog pola je zid domena. Iako zid domena nije fizički objekt, ipak ima nekoliko svojstava sličnih česticama. To je primjer onoga što fizičari nazivaju kvazi-česticama, koje su virtuelna pojava  nalik česticama, prenosi Sajens Dejli.

"Utvrđeno je da se položaj zida domena može pomjeriti primjenom magnetskog polja. U početku će zid reagovati slično fizičkom objektu koji je podvrgnut gravitaciji i ubrzava se sve dok ne udari u površinu ispod. Međutim, drugi zakoni važe za kvantni svijet", objašnjava Kim Lefman.

"Na kvantnom nivou čestice nijesu samo objekti, već su i talasi. To se odnosi i na kvazi-česticu kao što je zid domena. Svojstva talasa podrazumijevaju da se ubrzanje usporava dok zid ulazi u interakciju s atomima u okolini. Zatim se ubrzanje potpuno zaustavlja, a položaj zida počinje da osciluje."

Švajcarska hipoteza pružila je inspiraciju

Sličan fenomen vidi se i kod elektrona. Poznat je kao Blohove oscilacije, nazvane po  fizičaru i nobelovcu Feliksu Blohu koji ih je otkrio 1929. godine. Godine 1996. švajcarski teorijski fizičari sugerisali su da bi paralela s Blohovim oscilacijama mogla postojati u magnetizmu. Sada - nešto više od četvrt stoljeća kasnije - Kim Lefman i njegove kolege uspjeli su potvrditi tu hipotezu. Istraživački tim proučavao je kretanje zidova domena u magnetskom materijalu CoCl2 ∙ 2D2O.

"Već dugo znamo da će biti moguće provjeriti hipotezu, ali smo takođe shvatili da će to zahtijevati pristup izvorima neutrona. Zanimljivo je da neutroni reaguju na magnetsko polje uprkos tome što nemaju električni naboj. To ih čini idealnim za proučavanje magneta", kaže Kim Lefman. 

 Podsticaj za istraživanje magneta

Izvori neutrona su veliki naučni instrumenti. Širom svijeta postoji samo dvadesetak objekata. Stoga je tim tek sada uspio da dobije dovoljno podataka da zadovolji urednike Nejčer Komunikejšensa.

"Imali smo vrijeme za ispitivanja u Nacionalnom institutu za standarde i tehnologiju u SAD-u, odnosno na francuskom Institutu Lo-Langevin. Srećom, uslovi za magnetska istraživanja znatno će se poboljšati kad Juropien spalejšn Sors - ESS bude operativan u Lundu u Švedskoj. Kvalitet rezultata biće, otprilike, 100 puta bolji, jer je ESS izuzetno moćan izvor neutrona", kaže Kim Lefman.

Da pojasnimo, naglašava -  iako je kvantna mehanika uključena, kompjuter zasnovan na magnetizmu ne bi bio vrsta kvantnog kompjutera:

"Očekuje se da će kvantni kompjuteri u budućnosti biti u stanju da rješavaju izuzetno komplikovane zadatke. Ali čak i tada, i dalje će nam biti potrebni konvencionalni kompjuteri za jednostavnije operacije. Ovdje bi kompjuteri zasnovani na magnetizmu mogli postati relevantna alternativa," zaključuje Lefman.

Preveo i priredio: S. Đurđić