Физици от Финландия и Съединените щати са създали и заснели необичаен квантов обект, вид магнитен вихър, който е подобен на външен вид и свойства на обикновена топка мълния, според статия, публикувана в списанието Science Advances.
„Изключително е изненадващо, че успяхме да създадем синтетичен електромагнитен възел, квантова кълбовидна светлина, използвайки само два противоположно насочени потока на електрически ток. Всичко това подсказва, че естествената топка мълния може да се появи и в резултат на конвенционални удари от мълния”, казва Микко Мьотьонен от университета в Аалто в Хелзинки (Финландия).
Кълбовидната мълния е топка от нажежаема плазма, заредена с електричество. Те периодично се появяват в атмосферата по време на гръмотевични бури и живеят много по-дълго от обикновените светкавици. Как точно възникват и какви процеси контролират движението им, учените все още не знаят и спорят за тяхната природа почти век и половина.
Möttenen и неговите колеги предполагат, че кълбовидната мълния е не само електрическа, но и квантова по природа, създавайки пълен аналог на тази „мистерия на природата“, експериментирайки с така наречените skyrmions, специални обекти на квантовия свят.
Скайрмионите са специални хипотетични частици на материята с необичайни магнитни свойства, които ги правят да изглеждат като вид „таралеж“или микроскопичен вихър. Върховете на иглите на такъв „таралеж“или ръба на ураган са положително заредени, а тялото на „животно“или епицентърът на ураган се зарежда отрицателно.
Такива квантови „таралежи“, според физиците, имат изключително висока стабилност, което им позволява да се използват като трайни и икономични клетки за памет за спиновите и квантовите компютри на бъдещето, както и за конвенционалните компютри на нашето време.
Учените все още не са открили или създали "истински" небесни скелети, а най-близките им аналози са специални двуизмерни структури вътре в тънки филми, направени от магнитни материали или специални вещества, като манганов силицид. Такива вихри възникват сами по себе си при специални условия, например при температури, близки до абсолютната нула.
Диаграма на триизмерен skyrmion, квантов квазипартикул / Lee et al. / Science Advances 2018.
Промоционално видео:
Финландските и американските физици са създали нова версия на тези частици, която има триизмерна, а не двумерна природа, използвайки друго квантово вещество - така наречения кондензат Бозе-Айнщайн.
Това е необичайна форма на материята по свойствата си, подобна на газ и течност, която се държи като един гигантски атом и има типични „атомни“свойства. Обикновено учените го получават чрез охлаждане на облак от рубидий и други атоми на алкални метали до температури, близки до абсолютната нула.
Както Möttenen и неговите колеги са установили, този изкуствен атом може да бъде превърнат в триизмерен аналог на skyrmion, като го постави вътре в силно магнитно поле и промени позицията на въртенето на всеки реален атом вътре в него по специален начин. Когато това поле е "изключено", вътре в кондензата на Бозе-Айнщайн се появява специална квантова структура, която има същата конфигурация от електромагнитни полета, сплетена във възел, като кълбовидна мълния.
Основното необичайно свойство, както отбелязва физикът, е, че съществува в тази форма за необичайно дълго време за квантов обект, няколкостотин микросекунди. Това, според Möttenen, подсказва, че триизмерните skyrmions могат да бъдат „ядрото“на кълбовидната мълния, която също живее необичайно дълго в сравнение с обикновените светкавични изхвърляния.