Los físicos cuánticos del grupo de investigación de Oriol Romero-Isart en Innsbruck muestran en dos publicaciones actuales que, a pesar del teorema de Earnshaw, Los nanoimanes pueden levitar de manera estable en un campo magnético estático externo debido a los principios de la mecánica cuántica. 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 existe una configuración estable de imanes permanentes levitantes. Si un imán levita sobre otro, la perturbación más pequeña hará que el sistema se bloquee. La tapa magnética, un juguete popular, elude el teorema de Earnshaw:cuando se perturba, el movimiento giratorio de la parte superior provoca una corrección del sistema y se mantiene la estabilidad. En colaboración con investigadores del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, Munich, 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, han demostrado ahora que:"En el mundo cuántico, diminutas nanopartículas que no giran pueden levitar de manera estable en un campo magnético "." Las propiedades mecánicas cuánticas que no se notan en el mundo macroscópico pero que influyen fuertemente en los nanoobjetos son las 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 principios de la mecánica cuántica:el momento angular cuántico de los electrones, o el llamado espín de electrones. Los físicos del grupo de investigación de Oriol Romero-Isart han demostrado ahora que el espín del electrón permite la levitación estable de un solo nanomaimán en un campo magnético estático, lo que debería ser imposible según el teorema clásico de Earnshaw. Los físicos teóricos llevaron a cabo análisis de estabilidad exhaustivos 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:ante un cambio en la dirección del campo magnético, un momento angular ocurre porque el momento magnético se acopla con el espín de los electrones. "Esto estabiliza la levitación magnética del nanomaimán, "explica el primer autor Cosimo Rusconi. Además, los investigadores demostraron que el estado de equilibrio de los nanoimanes que levitan magnéticamente exhibe un entrelazamiento de sus grados de libertad.

Nuevo campo de investigación

Oriol Romero-Isart y su equipo son optimistas de que estos nanoimanes levitados pronto se podrán observar de forma experimental. Han hecho sugerencias sobre cómo se podría lograr esto en condiciones realistas. Los nanoimanes levitados son un nuevo campo de investigación experimental para los físicos. Los estudios de nanoimanes en condiciones inestables podrían conducir al descubrimiento de fenómenos cuánticos exóticos. Además, después de acoplar varios nanoimanes, El nanomagnetismo cuántico podría simularse y estudiarse experimentalmente. Los nanoimanes levitados también son de gran interés para aplicaciones técnicas, por ejemplo para desarrollar sensores de alta precisión.