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Los nanomagnets levitan gracias a la física cuántica.


Físicos cuánticos en el grupo de investigación de Oriol Romero-Isart en Innsbruck muestran en dos publicaciones actuales que, a pesar del teorema de Earnshaw, los nanomagnetos pueden ser levitados de forma estable en un campo magnético estático externo debido a los principios mecánicos cuánticos. 
Cosimo Rusconi (l.) Y Oriol Romero-Isart (r.) Juegan con un levitron para ilustrar su trabajo en nano imanes

El momento angular cuántico de los electrones, que también causa magnetismo, es responsable de este mecanismo.
Ya en 1842, el matemático británico Samuel Earnshaw demostró que no hay una configuración estable de levitación de imanes permanentes. Si un imán se levita sobre otro, la perturbación más pequeña hará que el sistema se bloquee. La parte superior magnética, un juguete popular, elude el teorema de Earnshaw: cuando se lo molesta, el movimiento giratorio de la parte superior causa una corrección del sistema y se mantiene la estabilidad. En colaboración con investigadores del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica de Munich, los físicos del grupo de investigación de Oriol Romero-Isart en el Instituto de Física Teórica, Universidad de Innsbruck, y el Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica, Academia de Ciencias de Austria, ahora demostrado que: "En el mundo cuántico, pequeñas nanopartículas no giratorias pueden levitar establemente en un campo magnético. "Las propiedades mecánicas cuánticas que no se notan en el mundo macroscópico pero que influyen fuertemente en los nanoobjetos son responsables de este fenómeno", dice Oriol Romero-Isart.

Estabilidad causada por efecto giromagnético
Albert Einstein y el físico holandés Wander Johannes de Haas descubrieron en 1915 que el magnetismo es el resultado de los principios de la mecánica cuántica: el momento cuántico angular de los electrones, o el llamado spin electrónico. Los físicos del grupo de investigación de Oriol Romero-Isart han demostrado ahora que el giro de electrones permite la levitación estable de un solo nanomagnet en un campo magnético estático , lo cual sería imposible según el clásico teorema de Earnshaw. Los físicos teóricos llevaron a cabo análisis integrales de estabilidad en función del radio del objeto y la fuerza del campo magnético externo . Los resultados mostraron que, en ausencia de disipación, aparece un estado de equilibrio. Este mecanismo se basa en el efecto giromagnético: sobre un cambio en la dirección de la magnéticacampo , se produce un momento angular porque el momento magnético se acopla con el giro de los electrones. "Esto estabiliza la levitación magnética del nanomagnet", explica el primer autor Cosimo Rusconi. Además, los investigadores demostraron que el estado de equilibrio de nanomagnets magnéticamente levitados exhibe el enredo de sus grados de libertad.

Nuevo campo de investigación
Oriol Romero-Isart y su equipo son optimistas de que estos nanoimanes levitados pronto puedan ser observados experimentalmente. Han hecho sugerencias sobre cómo se podría lograr esto en condiciones realistas. Los nanomagnetos levitados son un nuevo campo de investigación experimental para los físicos. 
Los estudios de nanomagnets en condiciones inestables podrían conducir al descubrimiento de fenómenos cuánticos exóticos. Además, después de acoplar varios nanomagnets, el nano magnetismo cuántico podría ser simulado y estudiado experimentalmente. Los nanomagnets levitados también son de gran interés para aplicaciones técnicas, por ejemplo, para desarrollar sensores de alta precisión.

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