Физики впервые создали удивительные квантовые «кольца Алисы»
. Они способны менять объекты, которые через них проходятNew Scientist: физики впервые создали квантовые «кольца Алисы», меняющие объекты
Художественная иллюстрация «колец Алисы»
Группа американских и финских ученых сумела создать необычные квантовые петли в ткани реальности с помощью ультрахолодного газа. Их назвали «кольца Алисы» в честь героини Льюиса Кэрролла, которая тоже сталкивалась с удивительными чудесами. Кольца меняют свойства других квантовых объектов, когда они проходят через него — или если на них смотрят через эти петли. Об этом сообщил журнал New Scientist.
«Физики увидели, что атомы по другую сторону принадлежат миру противоположностей. Квантовые системы, такие как скопления очень холодных атомов или даже вся наша Вселенная, теоретически должны содержать объекты, называемые топологическими дефектами. Это искажения в квантовых полях, которые трудно создать и наблюдать».
Ученый Микко Мёттёнен из Университета Аалто в Финляндии и его коллеги придумали, как создать топологический дефект, который быстро трансформируется в другой.
Для этого они сначала поместили 250 тыс. атомов рубидия в небольшую камеру, лишенную воздуха, а затем с помощью лазеров замедлили их естественное движение и довели до температуры, близкой к абсолютному нулю. В этих условиях все атомы вели себя как один большой квантовый объект. Из-за квантового свойства, называемого спином, этот объект был чувствителен к магнитным полям.
Образец рубидия
По словам Мёттёнена, его команда использовала компьютерное моделирование и математические модели для определения нужных направлений и силы магнитных полей, чтобы скручивать атомы до тех пор, пока не появится топологический дефект. Этот подход ранее использовался ими для создания дефектов, называемых монополями (гипотетическая элементарная частица, обладающая ненулевым магнитным зарядом).
Через несколько миллисекунд каждый созданный ими монополь превратился в «кольцо Алисы» с одним очень странным свойством.
«У этого «кольца Алисы» есть особенность. В зависимости от того, смотрите ли вы на какой-то близлежащий монополь через кольцо или со стороны кольца, его заряд выглядит по-разному. Итак, кольцо инвертирует заряд объектов, на которые вы смотрите», — сказал ученый.
Компьютерное моделирование далее показало, что заряд монополя полностью изменится — например, с положительного на отрицательный, — если он пройдет через «кольцо Алисы».
О результатах своего открытия физики отчитались в научной публикации в журнале Nature, заявив, что дальнейшие эксперименты «могут пролить дополнительный свет на эти загадочные объекты и предоставить вдохновляющий контекст для их свойств в космосе».
Ранее стало известно, что в Самаре готовятся запустить так называемую космическую фабрику по синтезу «кирпичиков жизни» — биохимических молекул, из которых состоят все известные формы жизни на Земле. Внутри уникальной по своим характеристикам установки для проведения экспериментов максимально точно воспроизведут условия глубокого космоса. Опыты помогут изучить эволюцию органических молекул в нашей Галактике, а также испытать на радиационную прочность перспективные материалы для обшивки космических кораблей и спутников.
