Kategóriák Fizika

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

Megosztás
Írta:
arsratio

Legutóbbi tartalom

Az eredmények megismételhetősége nem mindig jelenti azt, hogy valójában igazak

A reprodukálható tudományos eredmények nem mindig igazak és a valóban igazi eredmények nem mindig reprodukálhatóak. Legalábbis erre jutott a Idaho…

2019-05-22 7:34 du.

Több bokorlakó énekesmadárral jobban lehetne védekezni a poloskainvázió ellen

Ha sokkal több bokorlakó énekesmadár - mint a barátposzáta, a kis poszáta, a fülemüle vagy a vörösbegy - élne például…

2019-05-21 8:46 du.

A “hangyahidak” inspirálta rendszer megjavítja az áramkörök hibáit

A szociális rovar kolóniák rendkívül összetett módon képesek ön rendeződni; például két ág között a hangyák egymásba kapaszkodnak, hogy élő…

2019-05-21 8:37 du.

Megfejtették a Voynich-kéziratot

A Bristol Egyetem kutatói sikerrel jártak ott, ahol rengeteg kódfejtő, nyelvész és számítógépes program elbukott: sikerült feltörniük a "világ legrejtélyesebb…

2019-05-16 7:55 du.

Az éjszakai égboltból is elektromosságot termelhet ez az új ‘napelem’

A napelemek egyértelmű hátránya, hogy a működésükhöz szükség van a Napból érkező sugarakra. Azonban korábbi megfigyelések szerint egy a hideg…

2019-05-13 7:18 du.

Ellenmérget fejlesztettek ki a leghalálosabb medúzafaj csípésére

A Sydney Egyetem kutatói felfedezték a föld legmérgezőbb állataiként számon tartott kockamedúzák mérgének ellenszerét. Az ausztrál kockamedúzák egyes fajtáinak akár…

2019-05-13 7:07 du.

Ez a weboldal cookie-kat használ.