Ett genombrott för att förstå hur kvasipartiklarna som kallas magnetiska monopoler beter sig kan leda till utvecklingen av ny teknik för att ersätta elektriska laddningar.

Forskare vid University of Kent använde en kombination av kvantfysik och klassisk fysik för att undersöka hur magnetiska atomer interagerar med varandra för att bilda sammansatta objekt som kallas "magnetiska monopoler".

Att basera studien på material som kallas Spin Ices, teamet visade hur "hoppet" av en monopol från en plats i Spin Ices kristallgitter till nästa kan uppnås genom att vända riktningen för en enskild magnetisk atom.

Även om i teorin vid låga temperaturer de magnetiska atomerna inte har tillräckligt med energi för att göra detta, teamet fann att när en monopol anländer till en gallerplats, det inducerar förändringar i fälten som verkar på de magnetiska atomerna som omger den, vilket gör att de kan "tunnel" genom energibarriären.

Dr. Quintanilla vid Universitys School of Physical Sciences sa:"Vi hittade bevis för att denna mystiska lågtemperaturhoppning uppnås genom kvanttunnelering:ett fenomen som tillåter ett kvantobjekt att övervinna ett hinder som skulle, enligt fysikens klassiska lagar, kräver mer energi än vad systemet har tillgängligt.

"Vi visade att de magnetiska atomerna som bildar en monopol upplever fält som är tvärgående mot sina egna, vilket i sin tur framkallar tunnlingen. Vi beräknar monopolhoppningshastigheterna som härrör från detta scenario och finner dem vara i stort sett överensstämmande med tillgängliga observationer.'

Forskarna föreslår att denna bättre förståelse av monopolrörelse i spin-ismaterial kan möjliggöra framtida teknologier baserade på rörliga magnetiska monopoler, snarare än elektriska laddningar.