Soome ja USA füüsikud on loonud ja pildistanud ebahariliku kvantobjekti, omamoodi magnetilise keerise, mis on oma välimuse ja omaduste poolest sarnane tavalise kuuli välguga, selgub ajakirjas Science Advances avaldatud artiklist.
„On äärmiselt üllatav, et suutsime luua sünteetilise elektromagnetilise sõlme, kvantpalli välkkiire, kasutades ainult kahte vastassuunas suunatud elektrivoolu. Kõik see viitab sellele, et seda tüüpi loomulikku välku võib tekkida ka tavapäraste välgulöökide tagajärjel,”ütleb Mikko Möttönen Helsingi Aalto ülikoolist (Soome).
Pallivälgud on hõõguva plasma kuulid, mis on laetud elektriga. Nad ilmuvad atmosfääri periooditi äikese ajal ja elavad palju kauem kui tavaline välk. Kuidas need täpselt tekivad ja mis protsessid nende liikumist kontrollivad, teadlased veel ei tea ja on nende olemuse üle vaielnud juba ligi poolteist sajandit.
Möttenen ja tema kolleegid väidavad, et kuuli välk pole mitte ainult elektriline, vaid ka kvantlaadi, luues selle "looduse müsteeriumi" täieliku analoogi, katsetades nn skyrmioone, kvantmaailma eriobjekte.
Skyrmionid on erilised hüpoteetilised mateeriaosakesed, millel on ebatavalised magnetilised omadused, mis panevad need välja nägema omamoodi "siilina" või mikroskoopilise keerisena. Sellise „siili” nõelte otsad või orkaani servad on positiivselt laetud ja „looma” keha ehk orkaani epitsenter on negatiivselt laetud.
Sellistel kvant-"siilidel" on füüsikute sõnul äärmiselt kõrge stabiilsus, mis võimaldab neid kasutada vastupidavate ja ökonoomsete mäluelementidena nii tuleviku spinni- kui kvantarvutitele, aga ka meie aja tavalistele arvutitele.
Teadlased ei ole veel avastanud ega loonud "päris" skyrioone, ning nende lähimad analoogid on spetsiaalsed kahemõõtmelised struktuurid õhukeste kilede sees, mis on valmistatud magnetilistest materjalidest või spetsiaalsetest ainetest, näiteks mangaanisilitsiidist. Sellised keerised tekivad neis iseenesest eritingimustes, näiteks temperatuuril absoluutse nulli lähedal.
Kolmemõõtmelise skyrmioni skeem, kvantkvasaartikkel / Lee jt. / Science Advances 2018.
Reklaamvideo:
Soome ja Ameerika füüsikud on loonud nende osakeste uue versiooni, millel on pigem kolmemõõtmeline kui kahemõõtmeline olemus, kasutades teist kvant ainet - niinimetatud Bose-Einsteini kondensaati.
See on oma omaduste poolest ebatavaline vorm, sarnane gaasi ja vedelikuga, käitub nagu üks hiiglaslik aatom ja millel on tüüpilised "aatomi" omadused. Tavaliselt saavad teadlased selle jahutades rubiidiumi ja muude leelismetalli aatomite pilve temperatuurile absoluutse nulli lähedale.
Nagu Möttenen ja tema kolleegid leidsid, saab selle tehisatomi muuta skyrmioni kolmemõõtmeliseks analoogiks, asetades selle tugeva magnetvälja sisse ja muutes selle sees oleva reaalse aatomi spinni asukohta erilisel viisil. Kui see väli "välja lülitatakse", ilmub Bose-Einsteini kondensaadi sisse spetsiaalne kvantstruktuur, millel on sama sõlme punutud elektromagnetiliste väljade konfiguratsioon kui kuuli välgul.
Selle peamine ebaharilik omadus, nagu füüsik märgib, on see, et see eksisteerib sellisel kujul kvantobjekti, mitmesaja mikrosekundi jooksul, ebaharilikult pikka aega. See viitab Mötteneni sõnul sellele, et kolmemõõtmelised skyrmioonid võivad olla kuuli välgu "tuum", mis samuti tavalise välgulaenguga võrreldes ebatavaliselt kaua elab.
