Une percée dans la compréhension du comportement des quasi-particules connues sous le nom de monopôles magnétiques pourrait conduire au développement de nouvelles technologies pour remplacer les charges électriques.

Des chercheurs de l'Université du Kent ont appliqué une combinaison de physique quantique et classique pour étudier comment les atomes magnétiques interagissent les uns avec les autres pour former des objets composites appelés « monopôles magnétiques ».

Basant l'étude sur des matériaux connus sous le nom de Spin Ices, l'équipe a montré comment le « saut » d'un monopole d'un site du réseau cristallin de Spin Ice au suivant peut être réalisé en inversant la direction d'un seul atome magnétique.

Bien qu'en théorie à basse température les atomes magnétiques n'aient pas assez d'énergie pour le faire, l'équipe a découvert que lorsqu'un monopole arrive dans un site en treillis, il induit des changements dans les champs agissant sur les atomes magnétiques qui l'entourent, ce qui leur permet de « tunnel » à travers la barrière énergétique.

Le Dr Quintanilla de l'École des sciences physiques de l'Université a déclaré :« Nous avons trouvé des preuves que ce mystérieux saut à basse température est obtenu par effet tunnel quantique :un phénomène qui permet à un objet quantique de surmonter un obstacle qui, selon les lois classiques de la physique, nécessitent plus d'énergie que le système n'en dispose.

« Nous avons montré que les atomes magnétiques formant un monopole subissent des champs transversaux aux leurs, qui à leur tour induisent le creusement. Nous calculons les taux de sauts de monopole résultant de ce scénario et trouvons qu'ils sont globalement cohérents avec les observations disponibles.'

Les chercheurs suggèrent que cette meilleure compréhension du mouvement des monopoles dans les matériaux de glace de spin pourrait permettre de futures technologies basées sur le déplacement de monopôles magnétiques, plutôt que des charges électriques.