Таинственные петли в ткани реальности: физики впервые увидели «кольца Алисы»
Наконец-то в сверххолодном газе образовались странные петли в ткани реальности, что дало физикам возможность изучить поведение довольно своеобразного вида одностороннего магнетизма.
Известный как «Кольца Алисы» в честь знаменитой Алисы из «Страны чудес», круговые структуры наблюдались в результате сотрудничества исследователей из США и Финляндии, у которых уже есть длинный список открытий, касающихся искажений в квантовых полях, известных как топологические монополи.
Монополи, изолированный эквивалент полюса на магните, действительно звучат так, как будто Алиса видела их во время охоты на белого кролика. Разрезание магнита пополам не поможет отделить его север от юга, но монополи теоретически могут возникнуть в квантовой машине, порождающей различные силы и частицы.
Одна из версий монополя имеет форму элементарная частица, которую не удалось идентифицировать, пока остается чисто гипотетической.
Однако монополи могут возникать и в других условиях. Вспенивание различных квантовых полей может породить свой собственный стиль одностороннего магнетизма, поскольку они кружатся, тянут и дергают свое окружение, порождая кратковременные аномалии, которые выделяются на долю секунды, прежде чем снова исчезнуть в водовороте. .
Как член Коллаборации монополей Университета Аалто в Финляндии, физик Микко Мёттёнен хорошо знаком с целым рядом водоворотов, струн и клубков, которые могут возникать в переплетении квантовой ткани.
В 2015 году, всего через год после доказательства существования топологического монополя, Мёттонену и его коллегам впервые удалось наблюдать его изолированно в ультрахолодном состоянии атомов рубидия, называемом конденсатом Бозе-Эйнштейна ( BEC).
«Мы единственные, кто смог создать топологические монополи в квантовых полях», — объяснил Мёттонен журналу ScienceAlert.
«После их создания потребовалось некоторое время чтобы мы также изучили квантовые узлы и скирмионы, прежде чем мы внимательно посмотрим, что происходит с топологическим монополем сразу после его создания».
Менее чем через два года после первоначального наблюдения коллаборация сделала неожиданное открытие – монополи могут распадаться на другие типы.
В этом последнем исследовании исследователи снова наблюдали, как топологический монополь плавился во что-то другое, только на этот раз конечный результат был больше похож на крошечную дверь в Страну чудес – структуры называются струнами Алисы.
Струны Алисы тесно связаны с монополями, скручивающимися в односторонние магнитные полюса всякий раз, когда они замыкаются в петли. И эти петли из струн Алисы известны как кольца Алисы.
Тем не менее, хотя типичные монополи могут длиться несколько тысячных долей секунды, кольца Алисы действуют более 80 миллисекунд – примерно в 20 раз дольше.
«Издалека кольцо Алисы выглядит как монополь, но если смотреть через центр кольца, мир принимает другую форму», — говорит Дэвид Холл, физик из Амхерстского колледжа в США.
p>
Подобно зеркалу Алисы, прохождение через странную магнитную петлю в квантовом поле БЭК может перевернуть все с ног на голову. Другие монополи, которые случайно проваливаются, переворачиваются в свои зеркальные версии, переворачивая кольцо в противоположную сторону по мере продвижения.
В то время как команде еще предстоит наблюдать эту инверсию экспериментально, а обнаружение образования кольца при распаде топологического монополя является захватывающим прогрессом.
На практическом уровне мы можем только предполагать, как обнаружение может быть применено. Но чем больше мы узнаем о нестабильной природе квантовых полей, тем лучше мы сможем составить карту их вод и понять более глубокие истины реальности.
«В первую очередь, создание колец Алисы имеет фундаментальное значение, Мёттёнен рассказал ScienceAlert.
«Оно проливает свет и вдохновляет на поиск самых глубоких составляющих Вселенной, материи и информации».
Это исследование было опубликовано в Природные коммуникации.
