Suomijos ir JAV fizikai sukūrė ir fotografavo neįprastą kvantinį objektą - savotišką magnetinį sūkurį, savo išvaizda ir savybėmis panašų į paprastą rutulinį žaibą, rašoma žurnale „Science Advances“.
„Nepaprastai stebina, kad mums pavyko sukurti sintetinį elektromagnetinį mazgą, kvantinį rutulinį žaibą, naudojant tik du priešingai nukreiptus elektros srovės srautus. Visa tai rodo, kad natūralus tokio tipo rutulinis žaibas gali įvykti ir dėl įprastų žaibolaidų “, - sako Mikko Möttönen iš Aalto universiteto Helsinkyje (Suomija).
- „Salik.biz“
Rutuliniai žaibai yra kaitrinės plazmos rutuliai, įkrauti elektra. Jie periodiškai atsiranda atmosferoje perkūnijos metu ir gyvena daug ilgiau nei įprasti žaibai. Kaip tiksliai jie atsiranda ir kokie procesai kontroliuoja jų judėjimą, mokslininkai dar nežino ir ginčijasi dėl jų prigimties beveik pusantro amžiaus.
Möttenenas ir jo kolegos teigia, kad rutulinis žaibas yra ne tik elektrinis, bet ir kvantinis, sukurdamas ištisą šios „gamtos paslapties“analogą, eksperimentuodamas su vadinamaisiais skyriais, specialiais kvantinio pasaulio objektais.
Skyrmionai yra ypatingos hipotetinės materijos dalelės, turinčios neįprastas magnetines savybes, dėl kurių jos atrodo kaip „ežiukas“ar mikroskopinis sūkurys. Tokio „gyvatvorės“adatų ar uragano galiukai yra teigiamai įkrauti, o „gyvūno“kūnas arba uragano epicentras yra neigiamai įkrautas.
Tokie kvantiniai „ežiukai“, pasak fizikų, pasižymi ypač dideliu stabilumu, o tai leidžia juos naudoti kaip patvarias ir ekonomiškas ateities spiningavimo ir kvantinių kompiuterių, taip pat įprastų šių laikų kompiuterių atminties dalis.
Mokslininkai dar neatrado ir nesukūrė „tikrų“skyrių, o artimiausi jų analogai yra specialios dvimatės struktūros plonų plėvelių, pagamintų iš magnetinių medžiagų ar specialių medžiagų, tokių kaip mangano silidas, viduje. Tokie sūkuriai juose atsiranda patys, esant ypatingoms sąlygoms, pavyzdžiui, esant artimai absoliučiai nuliui.
Trimatis skyrmiono, kvantinės keturkampės dalelės, schema / Lee et al. / „Science Advances 2018“.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Suomijos ir Amerikos fizikai sukūrė naują šių dalelių versiją, kuri turi ne trimatę, o dvimatę prigimtį, naudodama kitą kvantinę medžiagą - vadinamąjį Bose-Einšteino kondensatą.
Savo savybėmis tai yra neįprasta materijos forma, panaši į dujas ir skystį, kuri elgiasi kaip vienas milžiniškas atomas ir pasižymi tipiškomis „atominėmis“savybėmis. Paprastai mokslininkai gauna tai atšaldydami rubidžio ir kitų šarminių metalų atomų debesis iki beveik absoliučios nulio temperatūros.
Kaip nustatė Möttenenas ir jo kolegos, šį dirbtinį atomą galima paversti skyrmiono trimačiu analogu, įdedant jį į stiprų magnetinį lauką ir ypatingai keičiant kiekvieno realaus atomo nugaros padėtį jo viduje. Kai šis laukas yra „išjungtas“, Bose-Einšteino kondensato viduje atsiranda speciali kvantinė struktūra, kurios elektromagnetinių laukų konfigūracija yra tokia pati kaip mazgas, susuktas į mazgą kaip rutulinis žaibas.
Pagrindinė neįprasta jo savybė, kaip pažymi fizikas, yra tai, kad tokia forma egzistuoja neįprastai ilgą laiką, kai yra kvantinis objektas, keli šimtai mikrosekundžių. Tai, pasak Mötteneno, leidžia manyti, kad trimačiai skyriai gali būti rutulinio žaibo „šerdis“, kuris taip pat gyvena neįprastai ilgai, palyginti su įprastais žaibo iškroviais.