Fyzici z Finska a Spojených států vytvořili a vyfotografovali neobvyklý kvantový objekt, druh magnetického víru, který je svým vzhledem a vlastnostmi podobný běžnému kuličkovému blesku, podle článku publikovaného v časopise Science Advances.
"Je velmi překvapivé, že jsme dokázali vytvořit syntetický elektromagnetický uzel, kvantové kulové blesky, pomocí pouze dvou protilehlých toků elektrického proudu." To vše naznačuje, že k přirozenému blesku tohoto typu může také dojít v důsledku konvenčních úderů blesku, “říká Mikko Möttönen z Aalto University v Helsinkách (Finsko).
Kuličkové blesky jsou kuličky žhavící plazmy nabité elektřinou. Pravidelně se objevují v atmosféře během bouřek a žijí mnohem déle než běžné blesky. Jak přesně vznikají a jaké procesy řídí jejich pohyb, vědci ještě nevědí a hádají se o své povaze téměř století a půl.
Möttenen a jeho kolegové naznačují, že míčové blesky nejsou jen elektrické, ale také kvantové povahy, vytvářejí úplný analog tohoto „tajemství přírody“, experimentují s tzv. Skyrmiony, speciálními objekty kvantového světa.
Skyrmiony jsou speciální hypotetické částice hmoty s neobvyklými magnetickými vlastnostmi, díky nimž vypadají jako druh "ježka" nebo mikroskopického víru. Špičky jehel takového „ježka“nebo hrany hurikánu jsou kladně nabity a tělo „zvířete“nebo epicentru hurikánu je nabito negativně.
Takové kvantové "ježci" mají podle fyziků extrémně vysokou stabilitu, která jim umožňuje jejich použití jako trvanlivé a ekonomické paměťové buňky pro rotační a kvantové počítače budoucnosti, stejně jako běžné počítače dnešní doby.
Vědci dosud neobjevili ani nevytvořili „skutečné“skyrmiony a jejich nejbližší analogy jsou speciální dvourozměrné struktury uvnitř tenkých filmů vyrobených z magnetických materiálů nebo speciálních látek, jako je například manicid manganu. Takové víry v nich vznikají samy za zvláštních podmínek, například při teplotách blízkých absolutní nule.
Schéma trojrozměrného skyrmionu, kvantové kvazičástice / Lee et al. / Science Advances 2018.
Propagační video:
Finští a američtí fyzikové vytvořili novou verzi těchto částic, která má trojrozměrný, nikoli dvojrozměrný charakter, pomocí jiné kvantové látky - tzv. Bose-Einsteinova kondenzátu.
Je to neobvyklá forma hmoty ve svých vlastnostech, podobná plynu a kapalině, která se chová jako jeden obrovský atom a má typické „atomové“vlastnosti. Vědci to obvykle získají ochlazením oblaku rubidia a dalších atomů alkalických kovů na teploty blízké absolutní nule.
Jak zjistil Möttenen a jeho kolegové, tento umělý atom může být přeměněn na trojrozměrný analog skyrmionu umístěním do silného magnetického pole a změnou polohy spinu každého skutečného atomu uvnitř něj zvláštním způsobem. Když je toto pole „vypnuto“, objeví se uvnitř Bose-Einsteinova kondenzátu speciální kvantová struktura, která má stejnou konfiguraci elektromagnetických polí spletených do uzlu jako kulové blesky.
Jeho hlavní neobvyklá vlastnost, jak poznamenává fyzik, je taková, že existuje v takové formě neobvykle dlouhou dobu pro kvantový objekt, několik stovek mikrosekund. To podle Möttenena naznačuje, že trojrozměrné skyrmiony mohou být „jádrem“blesku, který také žije neobvykle dlouho ve srovnání s běžnými výboji blesku.