Исследователи наблюдали теоретически предсказанный квантовый эффект при распаде магнитных монополей в сверххолодном газе.
Физики из Финляндии и США создали стабильные «кольца Алисы» или «струны Алисы», которые существовали 84 мс. Топология этих частиц показывает, что у магнитных монополей, которые проходят через центр такого квантового вихря, магнитный заряд меняется на противоположный словно в «Зазеркалье» из рассказов Льюиса Кэрролла.
Монополи — магнитные элементарные частицы, с ненулевым магнитным зарядом. В отличие от классических магнитов — диполей, у которых два полюса на разных концах, монополь несет только положительный или отрицательный магнитный заряд.
Иллюстрация монополя (черная точка) и кольца Алисы (красное кольцо), которое возникает при распаде монополя. Изображение: Alina Blinova et al., Nature Communications
Для создания монополя физики манипулировали газом из атомов рубидия, приготовленным в немагнитном состоянии при температуре, близкой к абсолютному нолю. В экстремальных условиях ученые создали монополь, направив нулевую точку трехмерного магнитного поля в квантовый газ.
Квантовые монополи эфемерны и распадаются через несколько миллисекунд после создания. В условиях этой нестабильности формируется «кольцо Алисы» — под действием шума монополи распадаются на такие квантовые вихри. «Издалека кольцо Алисы выглядит как монополь, но мир принимает другую форму, если смотреть через центр кольца», — говорит Дэвид Холл, соавтор исследования.
Кольца Алисы в конденсате Бозе — Эйнштейна. Изображение: Alina Blinova et al., Nature Communications
Теоретически монополь, проходящий через центр такого «кольца», превратится в антимонополь противоположного заряда. Соответственно, изменится и заряд «кольца Алисы». Хотя это явление еще не наблюдалось экспериментально, исследователи говорят, что топологическая структура требует такого поведения.
Читать далее:
Посмотрите, как Сатурн максимально приблизился к Земле
Физики наблюдали впервые квантовое состояние, предсказанное 50 лет назад: почему это важно
Генетики изучили, как черви превращают креветок в зомби
На обложке: иллюстрация «колец Алисы». Изображение: Heikka Valja/Aalto University