Naučnici na Amherst koledžu i Univerzitetu Aalto stvorili su po prvi put trodimenzionalni skirmion u kvantnom gasu. Skirmion je teoretski predviđen prije više od 40 godina, ali tek sada je eksperimentalno potvrđen.

U izuzetno rijetkim i hladnim kvantnim gasovima, fizičari su stvorili čvorove napravljene od magnetnih spinova. Čvorovi pokazuju mnoge od karakteristika kuglaste munje, za koje neki naučnici vjeruju da se sastoji od zamućenih električnih struja. Takvi čvorovi mogli bi biti razlog zbog koga munjevita loptica, plazma plamena, živi iznenađujuće dugo u odnosu na udarac groma. Novi rezultati bi mogli inspirisati nove načine čuvanja plazme netaknute u stabilnoj lopti u fuzionim reaktorima.

“Izvanredno je što možemo stvoriti sintetički elektromagnetni čvor, to jest, kvantnu loptu, u suštini sa samo dvije proticirzujuće električne struje. Stoga, moguće je da se prirodno osvjetljenje može pojaviti u normalnom udaru groma “, kaže dr Mikko Möttönen, sa Univerziteta Aalto.

“Kvantni gas se ohladi na veoma nisku temperaturu u kojoj formira Bose-Einstein-ov kondenzat: svi atomi u gasu završavaju u stanju minimalne energije. Stanje se više ne ponaša kao običan gas, već kao jedan džinovski atom “, objašnjava profesor David Hall, vođa eksperimentalnog napora na Amherst Collegeu.

Skirmion se prvi put stvara polarizacijom spina svakog atoma koji se usmjerava prema prirodnom magnetnom polju. Zatim, primjenjeno polje se iznenada promjeni na takav način da se pojavi tačka na kojoj polje nestaje u sredini kondenzata. Shodno tome, spinovi atoma počinju da se rotiraju u novom smjeru primijenjenog polja na njihovim odgovarajućim lokacijama. Pošto je magnetsko polje u svim mogućim pravcima blizu polja nula, spinovi se vuku u čvor.

Konstrukcija skirmiona sastoji se od povezanih petlji, pri čemu svaki spin ukazuje na određeni fiksni pravac. Čvor se može osloboditi ili pomjeriti, ali ne odvezati.

“Ono što čini ovo skyrmionom, a ne kvantnim čvorom, jeste to što ne samo da se okreće, već i kvantna faza se pomjera više puta.”, kaže Hala.

Ako se smjer spina mijenja u prostoru, brzina kondenzata odgovara baš kao što bi se dogodilo za nabijenu česticu u magnetnom polju. Zatvorena spinska struktura stoga dovodi do stvaranja umjetnog magnetskog polja koje se tačno poklapa sa magnetnim poljem u modelu loptaste munje.

Izvor: phys.org