Free Energy | searching for free energy and discussing free energy

В моей российской заявке на изобретение БТГ использован механизм образования монополей, который теперь смоделирован физиками Швейцарии:http://www.nature.com/nphys/journal/v7/n1/full/nphys1794.html
Magnetic monopoles have been predicted to occur as emergent fractional quasiparticles inside pyrochlore spin ice, a frustrated magnetic insulator. Experimental signatures of such emergent monopoles accompanied by Dirac strings have been detected by means of neutron scattering in reciprocal space in pyrochlore spin ice at sub-Kelvin temperatures, but their real-space observation has remained elusive. Here we report on direct, real-space observations of emergent monopoles and their associated Dirac strings in two-dimensional (2D) artificial kagome spin ice at room temperature using synchrotron X-ray photoemission electron microscopy. Magnetization reversal proceeds through the nucleation and avalanche-type dissociation of monopole–antimonopole pairs along 1D Dirac strings. This is in sharp contrast to conventional domain growth in 2D systems, providing a striking example of dimensional reduction due to frustration. The observed hysteresis, monopole densities and 1D Dirac-string avalanches are quantitatively explained by Monte Carlo simulations.

http://www.membrana.ru/particle/4535
Магнитные монополи magnetic monopole и связанные с ними струны Дирака удалось визуализировать и заснять через микроскоп команде учёных из швейцарского института Пауля Шеррера PSI и университетского колледжа Дублина UCD.
С тех пор как исследователи смогли получит давно предсказанные монополи в охлаждённом спиновом льду и открыли магнитричеств, учёные в разных университетах и институтах не прекращали попытки создания монополей в более приемлемых условиях (при комнатной температуре).
Выход был найден в виде искусственного спинового льд — двухмерной гексагональной решётки из наномагнитов, чья взаимная ориентация и, главное, изменения в ней создавали подвижные магнитные дефекты, идентичные монополям.
Участники нового исследования около установки и в ходе обсуждения результатов. Сверху вниз и слева направо: Елена Менготти (Elena Mengotti), Фритхйоф Нолтинг (Frithjof Nolting), Ханс-Бенджамин Браун (Hans-Benjamin Braun) и Лора Хейдерман (Laura Heyderman) (фото PSI/M. Fischer).
Теперь физики воспользовались синхротроном Swiss Light Source, чтобы напрямую увидеть различия в намагниченности частиц в таком «льду». Для опыта они подготовили решётку из магнитов размером 500 х 150 нанометров каждый. В исходном состоянии в ней чередовались узлы, в которых два северных полюса встречаются с южным и, напротив, два южных с северным. Затем при помощи внешнего поля намагниченность одной из частиц менялась на противоположную.
В этом месте в магнитной структуре материала возникала пара дефектов, ведущих себя как монополи. Эти монополи по мере усиления внешнего воздействия начинали разбегаться в стороны, оставляя между собой связь в виде цепочки частиц с обращённой полярностью. Фактически лавинообразное перемагничивание, похожее на падение фишек домино, создавало одномерные линии — струны Дирака. После отключения внешнего поля картина сохранялась: монополи оказывались вмороженными в спиновый лёд.
Схема монополей в искусственном спиновом льду. Стрелки показывают намагниченность частиц. Острый конец – северный магнитный полюс (и положительный магнитный заряд), хвост – южный. a) – исходное состояние системы. b) – смена намагниченности одной частицы рождает два дефекта – аналоги монополей для данного материала, c,d) – монополи расходятся, между ними появляется струна Дирака, e) – две пары монополей.
Снимки эксперимента (показана область 12 х 12 мкм). Тёмные пятна – частицы с обращённой намагниченностью. Ясно видны струны Дирака (иллюстрации PSI, UCD).По словам участников опыта, это прорыв не только в плане визуализации данного явления, но и в управлении передвижением магнитных зарядов. Новая работа пригодится для прояснения некоторых положений фундаментальной физики. Также авторы эксперимента предсказывают, что на основе подобных систем можно будет создавать устройства для хранения и обработки информации. (Детали — в статье в Nature Physics и пресс-релиза PSI и UCD.