Fizicienii din Finlanda și Statele Unite au creat și fotografiat un obiect cuantic neobișnuit, un fel de vortex magnetic, care este similar în aparență și proprietăți cu un fulger de bilă obișnuit, potrivit unui articol publicat în revista Science Advances.
„Este extrem de surprinzător faptul că am reușit să creăm un nod sintetic electromagnetic, fulger cuantic, folosind doar două fluxuri de curent electric direcționate opus. Toate acestea sugerează că fulgerul natural de acest tip poate apărea și ca urmare a loviturilor de trăsnet convenționale”, spune Mikko Möttönen de la Universitatea Aalto din Helsinki (Finlanda).
Fulgerile cu bile sunt bile cu plasmă incandescentă încărcate cu electricitate. Ele apar periodic în atmosferă în timpul furtunilor și trăiesc mult mai mult decât fulgerul obișnuit. Cât de exact au apărut și ce procese controlează mișcarea lor, oamenii de știință încă nu știu și se ceartă despre natura lor de aproape un secol și jumătate.
Möttenen și colegii săi sugerează că fulgerul cu bile nu este doar electric, ci și cuantic în natură, creând un analog complet al acestui „mister al naturii”, experimentând așa-numitele skyrmions, obiecte speciale ale lumii cuantice.
Skyrmionii sunt particule ipotetice speciale de materie, cu proprietăți magnetice neobișnuite, care le fac să pară un fel de „arici” sau vortex microscopic. Vârfurile acelor unui astfel de „arici” sau marginea unui uragan sunt încărcate pozitiv, iar corpul unui „animal” sau epicentrul unui uragan este încărcat negativ.
Astfel de „arici” cuantici, potrivit fizicienilor, au o stabilitate extrem de ridicată, ceea ce le permite să fie folosite ca celule de memorie durabile și economice pentru calculatoarele cuplate și cuantice ale viitorului, precum și computerele convenționale ale vremii noastre.
Oamenii de știință nu au descoperit încă sau au creat skyrmions „adevărate”, iar analogii lor cei mai apropiați sunt structuri bidimensionale speciale în interiorul filmelor subțiri realizate din materiale magnetice sau substanțe speciale, cum ar fi siliciu de mangan. Astfel de vârtejuri apar în ele singure în condiții speciale, de exemplu, la temperaturi apropiate de zero absolut.
Diagrama unui skyrmion tridimensional, cvasiparticule cuantice / Lee și colab. / Avansuri științifice 2018.
Video promotional:
Fizicienii finlandezi și americani au creat o nouă versiune a acestor particule, care are o natură tridimensională și nu bidimensională, folosind o altă substanță cuantică - așa-numitul condensat Bose-Einstein.
Este o formă neobișnuită în forma proprietăților sale de materie, similară cu gazul și lichidul, care se comportă ca un atom gigant și are proprietăți tipice "atomice". De obicei, oamenii de știință îl obțin prin răcirea unui nor de rubidiu și alți atomi de metale alcaline la temperaturi apropiate de zero absolut.
După cum au descoperit Möttenen și colegii săi, acest atom artificial poate fi transformat într-un analog tridimensional al unui skyrmion, prin plasarea acestuia în interiorul unui câmp magnetic puternic și schimbarea poziției spinului fiecărui atom real din interiorul său într-un mod special. Când acest câmp este „oprit”, o structură cuantică specială apare în interiorul condensului Bose-Einstein, care are aceeași configurație a câmpurilor electromagnetice împletite într-un nod ca fulgerul cu bile.
Proprietatea sa neobișnuită, după cum observă fizicianul, este aceea că există într-o astfel de formă pentru o perioadă neobișnuit de lungă de timp pentru un obiect cuantic, câteva sute de microsecunde. Acest lucru, potrivit lui Möttenen, sugerează că skyrmions tridimensionale pot fi „miezul” fulgerului cu bile, care trăiesc și neobișnuit de mult în comparație cu descărcările de fulgere obișnuite.
