I fisici Creare ‘Shankar Skyrmion’ — Quasiparticle con le Proprietà dei Fulmini globulari

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Un team internazionale di fisici di Amherst College e Aalto University ha creato Shankar skyrmion, un quasiparticle che consiste di un annodati configurazione atomica momenti magnetici, o di giri. I fisici teorici, ha predetto l’esistenza di Shankar skyrmion più di quattro decenni fa, ma questa è la prima volta che un quasiparticle è stato osservato in un esperimento. Pubblicato sulla rivista Science, i Progressi, i risultati della squadra potrebbe ispirare nuovi modi di mantenere il plasma integri in stabile palla in reattori a fusione.

Impressione artistica di un quantum palla di illuminazione. Immagine di credito: Heikka Valja.

“La nostra comprensione di questi skyrmions si è evoluto nel corso di diversi anni, e che ci ha preso quasi il tempo per trovare accessibili modi di comunicare dei risultati alla comunità scientifica,” ha detto il co-autore principale Professor David Hall, da Amherst College.

“È notevole che si potrebbe creare il sintetico elettromagnetica nodo — che è, quantum ball lightning — essenzialmente con due soli contro-circolazione di correnti elettriche”, ha aggiunto il co-autore principale Dr. Mikko Möttönen, di Aalto University.

“Così, può essere possibile che un naturale sfera di illuminazione potrebbe sorgere in un normale colpo di fulmine.”

I fisici hanno creato l’ambiente per la skyrmion dopo il raffreddamento di un gas di atomi di rubidio a decine di miliardesimi di grado sopra lo zero assoluto in un atomic frigorifero nel loro laboratorio.

“L’esperimento è concettualmente semplice, ma il fenomeno è sia bello e straordinariamente complesso,” il Professor Hall notato.

“Il quantum del gas viene raffreddato ad una temperatura molto bassa, dove forma di Bose-Einstein di condensa: tutti gli atomi del gas finire in stato di minima energia. Lo stato non si comporta come un normale gas più, ma come un unico gigantesco atomo.”

Per creare il skyrmion, i fisici applicata una misura di campo magnetico a sovraraffreddate gas, che ha influenzato l’orientamento dei momenti magnetici dei suoi atomi costituenti.

La caratteristica nuova struttura del skyrmion emerso dopo meno di un millesimo di secondo.

“Sorprendentemente, la skyrmion è accompagnato da un fazzoletto annodato sintetico del campo magnetico che influenza fortemente il quantum del gas,” il Professor Hall ha detto.

Tale annodato campo magnetico è una caratteristica centrale di una teoria topologica dei fulmini globulari, che descrive un plasma di gas caldo confinati magneticamente dal annodato campo.

Secondo la teoria, la palla fulmine può durare molto più a lungo di un normale fulmine perché è molto difficile da sciogliere magnetico nodo che confina il plasma.

“Mentre il plasma dei fulmini globulari potrebbe essere un milione di volte più calda della ultracold gas con il quale il nostro team lavora, tuttavia, abbiamo trovato interessante il fatto che così disparate fisico contesti di condivisione di temi comuni,” il Professor Hall ha detto.

“Sono necessarie ulteriori ricerche per sapere se è anche possibile creare un vero e proprio fulmine globulare con un metodo di questo tipo,” Dr. Möttönen aggiunto.

“Ulteriori studi potrebbero portare a trovare una soluzione per mantenere il plasma in modo efficiente e consentire una più stabile reattori a fusione che abbiamo in questo momento.”

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Wonjae Lee et al. 2018. Sintetico elettromagnetica nodo tridimensionale skyrmion. La scienza Avanza 4 (3): eaao3820; doi: 10.1126/sciadv.aao3820