A Science Advances folyóiratban megjelent cikk szerint a finn és az amerikai fizikusok szokatlan kvantumobjektumot készítettek és fényképeztek, egyfajta mágneses örvényt, amelynek megjelenése és tulajdonságai hasonlóak a közönséges gömbvillámláshoz.
„Rendkívül meglepő, hogy egy szintetikus elektromágneses csomópontot, kvantumgömbös villámot tudtunk létrehozni, mindössze két, egymással ellentétes irányban zajló villamos áram felhasználásával. Mindez arra utal, hogy az ilyen típusú természetes gömbvillámlás a hagyományos villámcsapások eredményeként is előfordulhat”- mondta Mikko Möttönen a helsinki Aalto Egyetemen (Finnország).
A gömbvillámok olyan izzólámpák, amelyek villamos energiával vannak töltve. Időnként megjelennek a légkörben zivatarok alatt és sokkal hosszabb ideig élnek, mint a szokásos villámok. Hogy pontosan hogyan merülnek fel, és milyen folyamatok szabályozzák mozgását, a tudósok még nem tudják, és természetükről vitatkoztak majdnem másfél évszázadon keresztül.
Möttenen és kollégái szerint a gömbvillámok nemcsak elektromos, hanem kvantum jellegűek is, ezzel a "természet rejtélyének" teljes analógját alkotva, kísérletezve az úgynevezett skyrmionokkal, a kvantum világ különleges objektumaival.
A skyrmionok az anyag hipotetikus részecskéi, amelyek szokatlan mágneses tulajdonságokkal bírnak, és így valamiféle sündisznónak vagy mikroszkopikus örvénynek tűnnek. Az ilyen „sündisznó” tűinek hegyei vagy a hurrikán széle pozitív töltésű, és az „állat” teste, vagy a hurrikán epicentruma negatív töltésű.
Az ilyen kvantum "sündisznók" a fizikusok szerint rendkívül magas stabilitással bírnak, ami lehetővé teszi számukra, hogy tartós és gazdaságos memóriacellákká váljanak a jövő spin- és kvantumszámítógépei, valamint a korunk hagyományos számítógépei számára.
A tudósok még nem fedezték fel vagy hoztak létre "valódi" szekciókat, és ezek legközelebbi analógjai a mágneses anyagokból vagy speciális anyagokból, például mangán-szilidből készült vékony fóliákban lévő speciális kétdimenziós szerkezetek. Az ilyen örvények önmagukban jönnek létre különleges körülmények között, például az abszolút nulla hőmérsékleten.
Háromdimenziós skyrmion vázlata, kvantum kvartartalom / Lee et al. / Science Advances 2018.
Promóciós videó:
A finn és az amerikai fizikusok ezeknek a részecskéknek egy új verzióját hoztak létre, amelynek inkább háromdimenziós, mint kétdimenziós jellege van, egy másik kvantumanyag - az úgynevezett Bose-Einstein kondenzátum - felhasználásával.
Tulajdonságai között szokatlan anyagforma, hasonló a gázhoz és a folyadékhoz, amely egy óriás atomként viselkedik, és tipikus "atomi" tulajdonságokkal rendelkezik. A tudósok általában úgy kapják meg, hogy a rubídium és más alkálifém-atomok felhőjét az abszolút nulla hőmérsékletre hűtik.
Amint Möttenen és munkatársai megállapították, ez a mesterséges atom egy skyrmion háromdimenziós analógjává változhat, ha egy erős mágneses mezőbe helyezi, és az egyes valós atomok spin pozícióját különleges módon megváltoztatja. Amikor ezt a mezőt "kikapcsolják", a Bose-Einstein kondenzátum belsejében megjelenik egy speciális kvantumszerkezet, amelynek ugyanolyan konfigurációjú elektromágneses mezői vannak, amelyek csomóba vannak fonva, mint a gömbvillámok.
Fő szokatlan tulajdonsága, amint azt a fizikus megjegyzi, hogy ilyen formában létezik szokatlanul hosszú ideig egy kvantum-objektumra, több száz mikrosekundumra. Möttenen szerint ez azt sugallja, hogy a háromdimenziós skyrmionok lehetnek a gömbvillámok "magai", amelyek szintén szokatlanul hosszú ideig élnek a szokásos villámkisüléshez képest.
