Создали квантовую шаровую молнию
|
Физики из Финляндии и США создали и сфотографировали необычный квантовый объект, своеобразный магнитный вихрь, который похож по своему облику и свойствам на обычную шаровую молнию, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances. |
"Крайне удивительно, что нам удалось создать синтетический электромагнитный узел, квантовую шаровую молнию, используя всего два противоположно направленных потока электрического тока. Все это говорит о том, что и природные шаровые молнии такого типа могут возникать в результате обычных ударов грозовых разрядов", — рассказывает Микко Мёттёнен из университета Аалто в Хельсинки (Финляндия). |
Шаровые молнии представляют собой шары из раскаленной плазмы, заряженные электричеством. Они периодически появляются в атмосфере во время гроз и живут при этом гораздо дольше, чем обычные молнии. Как именно они возникают и какие процессы управляют их движением, ученые пока не знают и спорят об их природе уже почти полтора столетия. |
Мёттёнен и его коллеги предполагают, что шаровые молнии носят не только электрическую, но и квантовую природу, создав полный аналог этой "загадки природы", экспериментируя с так называемыми скирмионами, особыми объектами квантового мира. |
Скирмионы представляют собой особые гипотетические частицы материи, обладающие необычными магнитными свойствами, которые делают их похожими или на своеобразного "ежа" или микроскопический вихрь. Кончики игл у такого "ежа" или края урагана заряжены положительно, а тело "животного", или эпицентр урагана – отрицательно. |
Такие квантовые "ежи", как считают физики, обладают чрезвычайно высокой стабильностью, что позволяет использовать их в качестве долговечных и экономичных ячеек памяти для спиновых и квантовых компьютеров будущего, а также обычных компьютеров современности. |
"Настоящих" скирмионов ученые пока не открыли и не создали, и их ближайшими аналогами являются особые двумерные структуры внутри тонких пленок из магнитных материалов или особых веществ, вроде силицида марганца. Подобные вихри возникают в них сами по себе при особых условиях, к примеру, при температурах, близких к абсолютному нулю. |
Финские и американские физики создали новую версию этих частиц, имеющую трехмерную, а не двумерную природу, используя другую квантовую субстанцию – так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна. |
Он представляет собой необычную по своим свойствам форму материи, похожую на газ и жидкость, которая ведет себя как один гигантский атом и обладает типичными "атомными" свойствами. Как правило, ученые получают его, охлаждая облако из атомов рубидия и других щелочных металлов до температур, близких к абсолютному нулю. |
Как выяснили Мёттёнен и его коллеги, этот искусственный атом можно превратить в трехмерный аналог скирмиона, если поместить его внутрь сильного магнитного поля и особым образом поменять положение спина каждого настоящего атома внутри него. Когда это поле "отключается", внутри конденсата Бозе-Эйнштейна возникает особая квантовая структура, обладающая той же конфигурацией электромагнитных полей, заплетенных в узел, что и шаровая молния. |
Ее главным необычным свойством, как отмечает физик, является то, что она существует в подобном виде необычно долго для квантового объекта, несколько сотен микросекунд. Это, по мнению Мёттёнена, говорит о том, что трехмерные скирмионы могут быть "ядром" шаровых молний, которые также живут необычно долго по сравнению с обычными грозовыми разрядами. |
Источник |