電子の電荷を運ばず磁気だけを運ぶ「幽霊粒子」を観測することに成功

まるで幽霊を捕まえるような科学的偉業が達成されました。

スイスのスイス連邦材料科学技術研究所（Empa）を中心とした国際研究チームによって、これまで理論上でのみ予測されていた特殊な構造が再現され、さらにその中に現れる幻の粒子「スピノン」の定在波パターンを初めて「可視化」することに成功しました。

この粒子は電子が持つ電荷と磁気の両方のうち磁気的な性質（スピン）だけが切り離され、まるで磁気だけを持つ幽霊のように物質内を動き回るという、極めて奇妙な特徴を持っており「スピンの幽霊」の異名を持ちます。

今回の発見は、単なる理論上の現象を超えて、量子コンピュータや新しい電子デバイスなど、最先端技術への応用の可能性を大きく広げる成果です。

「スピノン」がもたらす未来のテクノロジーとは一体どのようなものなのでしょうか？

研究内容の詳細は2025年3月14日に『Nature Materials』にて発表されました。

磁石の謎から量子の幽霊へ

子どもの頃、磁石で遊んだ経験を持つ人は多いでしょう。

砂鉄を引きつけたり、磁石同士をくっつけたり反発させたり。

そんな身近な磁石ですが、その仕組みを科学的に理解する道のりは決して平坦ではありませんでした。

古代から磁石（天然の磁鉄鉱）の存在は知られていましたが、磁石が「なぜ」磁力を持つのか、その理由は長い間謎に包まれていました。

11世紀の中国では羅針盤として実用化されましたが、その磁力の根源は古典物理学では解明できず、20世紀初頭に登場した量子力学を待つ必要がありました。

量子力学が登場した1920年代、磁石の正体が徐々に明らかになっていきました。

その正体とは、物質の中にある電子が持つ「スピン」というミクロな磁石としての性質だったのです。