Somijas un ASV fiziķi ir izveidojuši un nofotografējuši neparastu kvantu priekšmetu - sava veida magnētisko virpuļu, kas pēc izskata un īpašībām ir līdzīgs parastajam bumbiņas zibens, teikts žurnālā Science Advances publicētajā rakstā.
“Ir ārkārtīgi pārsteidzoši, ka mums izdevās izveidot sintētisku elektromagnētisku mezglu, kvantu lodveida zibens, izmantojot tikai divas pretēji vērstas elektriskās strāvas plūsmas. Tas viss liecina, ka parasto zibens spērienu rezultātā var notikt arī šāda veida dabisks bumbas zibens,”saka Mikko Möttönen no Aalto universitātes Helsinkos (Somija).
Lodes zibens ir kvēlspuldzes bumbiņas, kas uzlādētas ar elektrību. Viņi periodiski parādās atmosfērā pērkona negaisa laikā un dzīvo daudz ilgāk nekā parasti zibens. Cik tieši tie rodas un kādi procesi kontrolē viņu kustību, zinātnieki vēl nezina un jau gandrīz pusotru gadsimtu diskutē par to būtību.
Möttenens un viņa kolēģi liek domāt, ka bumbas zibens ir ne tikai elektrisks, bet arī kvantu raksturs, radot pilnīgu šīs "dabas noslēpuma" analogu, eksperimentējot ar tā sauktajiem skyrmioniem, īpašiem kvantu pasaules objektiem.
Skyrmions ir īpašas hipotētiskas matērijas daļiņas ar neparastām magnētiskām īpašībām, kas liek tām izskatīties kā sava veida “ezis” vai mikroskopisks virpulis. Šāda “ezis” adatu galiņi vai viesuļvētras malas ir pozitīvi uzlādēti, un “dzīvnieka” ķermenis vai viesuļvētras epicentrs ir negatīvi uzlādēts.
Šādiem kvantu "ežiem", pēc fiziķu domām, ir ārkārtīgi augsta stabilitāte, kas ļauj tos izmantot kā izturīgas un ekonomiskas atmiņas šūnas nākotnes spin un kvantu datoriem, kā arī mūsu laika parastajiem datoriem.
Zinātnieki vēl nav atklājuši vai izveidojuši "reālus" skyrionus, un viņu tuvākie analogi ir īpašas divdimensionālas struktūras plānas plēves iekšpusē, kas izgatavotas no magnētiskiem materiāliem vai īpašām vielām, piemēram, mangāna silīda. Šādi virpuļi tajos paši rodas īpašos apstākļos, piemēram, temperatūrā, kas ir tuvu absolūtai nullei.
Trīsdimensiju skyrmion, kvantu kvazdaļiņu diagramma / Lee et al. / Zinātnes sasniegumi 2018.
Reklāmas video:
Somijas un Amerikas fiziķi ir izveidojuši jaunu šo daļiņu versiju, kurai ir nevis trīsdimensiju, bet gan trīsdimensiju raksturs, izmantojot citu kvantu vielu - tā saukto Bose-Einšteina kondensātu.
Pēc īpašībām tā ir neparasta matērijas forma, līdzīga gāzei un šķidrumam, kas uzvedas kā viens milzu atoms un kurai ir tipiskas "atomu" īpašības. Parasti zinātnieki to iegūst, atdzesējot rubīdija un citu sārmu metālu atomu mākoni līdz temperatūrai, kas ir tuvu absolūtai nullei.
Kā secinājis Möttenens un viņa kolēģi, šo mākslīgo atomu var pārvērst par skyrmion trīsdimensiju analogu, ievietojot to spēcīga magnētiskā lauka iekšpusē un īpašā veidā mainot katra reālā atoma griešanās pozīciju tā iekšpusē. Kad šis lauks ir "izslēgts", Bose-Einšteina kondensāta iekšpusē parādās īpaša kvantu struktūra, kurai ir tāda pati elektromagnētisko lauku konfigurācija, kas pīti mezglā kā lodveida zibens.
Tās galvenais neparastais īpašums, kā atzīmē fiziķis, ir tāds, ka tas šādā formā eksistē neparasti ilgu laiku kvantu objektam, vairākiem simtiem mikrosekundēm. Tas, pēc Möttenen domām, liek domāt, ka trīsdimensiju skyrmions var būt lodveida zibens "kodols", kas arī dzīvo neparasti ilgi, salīdzinot ar parasto zibens izlādi.