Egy új kvantum részecske tulajdonságai olyanok mint a gömbvillámé

Az Amherst és az Aalto Egyetemek tudósainak sikerült elkészítenie az első három dimenziós skyrmiont kvantum gázban. A skyrmion létezését már 40 évvel ezelőtt feltételezték, azonban kísérletileg még csak most sikerült megfigyelni.

Egy szélsőségesen ritka és hideg kvantum gázban a fizikusok az atomok mágneses mozgása segítségével csomókat hoztak létre. Ezek a csomók tulajdonságaikban nagyban hasonlítanak a gömbvillámokhoz – melyek bizonyos tudósok szerint összegabalyodott elektromos hullámok. A csomók szívóssága arra is magyarázatot adhat, hogy a gömbvillámok – plazma gömbök -, miért maradnak fenn sokkal több ideig mint egy egyszerű villámcsapás. Az eredmények új módszert is jelenthetnek arra, hogy stabilan tartsák a fúziós erőműveknél használni kívánt plazmát.

“Lenyűgöző, hogy sikerült egy szimmetrikus elektromágneses csomót létrehoznunk, ami egy kvantum gömbvillám, mindössze két ellenáramoltatott elektromos hullámmal. Ezért lehetséges, hogy a természetes gömbvillám létrejöhet egy normális villámcsapás hatására,” mondta Mikko Möttönen, a kutatás elméleti részének vezetője.

A történelem során rengeteg beszámoló született gömbvillámokról, azonban fizikai bizonyíték alig található a létezésükről.

A kvantum gáz dinamikája azonban egyezést mutat a gömbvillám elektromágneses mezejében lévő töltéssel rendelkező részecskékkel.

“A kvantum gázt nagyon alacsony hőmérsékletre hűtjük, ahol Bose-Einstein kondenzátumot alkot: a gáz összes atomja a legalacsonyabb energiájú állapotba kerül. Az állapot nem úgy viselkedik mint egy normális gáznál, hanem mint egy hatalmas atomnál,” magyarázta David Hall, a kutatás kísérleti részének vezetője.

A skyrmionokat úgy hozzák létre, hogy először az összes atom spinjét fölfelé polarizálják egy természetes mágneses mező mentén. Ezután a mezőt hirtelen megváltoztatják úgy, hogy azon a részen ahonnan eltűnik a mező, ott jelenik meg a kondenzátum középpontja. Ennek következtében az atomok spinje más irányba kezd forogni és mivel a mágneses mező a nullpont körül minden lehetséges irányba mutat, a spinek egy csomót alkotnak. Ezt a csomót ezután meg lehet lazítani és el is lehet mozdítani, azonban kibogozni már nem lehet.

A skyrmiont az különbözteti meg a kvantum csomótól, hogy itt nem csak a spin csavarodik össze, hanem a kondenzátum kvantum fázisa is többszörösen feltekeredik.

Hogyha a spin iránya megváltozik a térben, a kondenzátum sebessége is reagál erre a változásra, mint ahogy egy mágneses mezőbe helyezett töltéssel rendelkező részecskénél is bekövetkezne. Emiatt a csomózott spin struktúra egy csomózott mesterséges mező megjelenéséhez vezet, ami megegyezik a gömbvillám modell mágneses mezejével.

Azonban a tudósok szerint még további kutatásra van szükség, hogy ezzel a módszerrel képesek legyenek valódi gömbvillámokat létrehozni, és további kutatásokkal egy jobb hatásfokú módszert is kaphatnak, ami lehetővé teszi majd a fúziós reaktoroknál használt plazma stabilizálását.

Forrás: advances.sciencemag.org

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.