Physiker Erstellen ‘Shankar Skyrmion’ — Quasiparticle mit Eigenschaften von Ball Lightning

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Ein internationales team von Physikern vom Amherst College und der Aalto-Universität geschaffen hat, die Shankar skyrmion, ein quasiparticle bestehend aus einem geknoteten Konfiguration der atomaren magnetischen Momente oder spins. Theoretischen Physikern vorhergesagt haben, dass die Existenz der Shankar skyrmion mehr als vier Jahrzehnten, aber dies ist das erste mal, dass so ein quasiparticle beobachtet wurde in einem experiment. Veröffentlicht in der Zeitschrift Science die Fortschritte, die das team die Ergebnisse inspirieren konnte, neue Wege zu halten, plasma intakt in einen stabilen ball in Fusionsreaktoren.

Künstlerische Eindruck von ein quantum ball Beleuchtung. Bild-Kredit: Bistums Valja.

“Unser Verständnis dieser skyrmions hat sich über mehrere Jahre, und es wurde uns genommen, die fast so lang wieder zu finden, gangbare Wege für die Kommunikation unserer Ergebnisse an die breitere wissenschaftliche Gemeinschaft”, sagte co-lead Autor Professor David Hall vom Amherst College.

“Es ist bemerkenswert, dass wir das schaffen könnten die synthetischen elektromagnetischen Knoten—, Quanten-Kugelblitz — im wesentlichen nur mit zwei gegenläufig zirkulierende elektrische Ströme”, fügte co-lead-Autor Dr. Mikko Möttönen, der Aalto-Universität.

“So kann es möglich sein, dass ein natürliches ball Beleuchtung entstehen, in einer normalen Blitzschlag.”

Der Physiker erstellt, die Umwelt für die skyrmion nach dem abkühlen mit einem gas von rubidium-Atomen zu den zehn Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt in einer atomaren Kühlschrank in Ihrem Labor.

“Das experiment ist konzeptionell einfach, aber das Phänomen ist sowohl schön und bemerkenswert komplexe,” Professor Halle hingewiesen.

“Die Quanten-gas wird abgekühlt auf eine sehr niedrige Temperatur, wo es bildet sich ein Bose-Einstein-Kondensat (BEC: alle Atome des Gases am Ende im Zustand der minimalen Energie. Der Staat verhält sich nicht wie ein gewöhnliches gas mehr, aber wie ein einziges riesiges atom.”

Zum erstellen des skyrmion, die Physiker dann angewendet eine maßgeschneiderte Magnetfeld der unterkühlten gas, das beeinflusst die Orientierung der magnetischen Momente seiner konstituierenden Atome.

Das charakteristisch geknüpfte Struktur des skyrmion sich nach weniger als einer Tausendstel Sekunde.

“Bemerkenswert ist, dass die skyrmion ist begleitet von einem geknoteten synthetischen Magnetfeld, das stark beeinflusst das quantum gas”, so Professor Halle sagte.

Wie eine verknotete magnetische Feld ist ein zentrales Merkmal eines topologischen Theorie der Kugelblitze, beschreibt ein plasma von heißem gas magnetisch eingeschlossenen durch den geknoteten Bereich.

Nach der Theorie, die Kugelblitze können viel länger als ein gewöhnlicher Blitz, denn es ist sehr schwierig zu lösen sind die magnetischen Knoten, die Grenzen der plasma.

“Während das heiße plasma von Kugelblitz sein könnte, eine million mal heißer als die ultrakalten Gase, mit denen unser team arbeitet, aber fand es interessant, dass so unterschiedliche physikalische Zusammenhänge gemeinsame Themen”, so Professor Halle sagte.

“Mehr Forschung ist erforderlich, zu wissen, ob oder nicht es ist auch möglich, ein echter Kugelblitz mit einer Methode dieser Art,” Dr. Möttönen Hinzugefügt.

“Weitere Studien könnten dazu führen, eine Lösung zu finden, zu halten, plasma effizient zusammen und ermöglichen stabilere Fusionsreaktoren als wir jetzt haben.”

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Wonjae Lee et al. 2018. Synthetische elektromagnetische Knoten in einem drei-dimensionalen skyrmion. Wissenschaft Fortschritte 4 (3): eaao3820; doi: 10.1126/sciadv.aao3820