現(xiàn)實(shí)結(jié)構(gòu)中的神秘循環(huán)：物理學(xué)家首次瞥見“愛麗絲戒指”

現(xiàn)實(shí)結(jié)構(gòu)中的奇怪回路終于被見證在超冷氣體中形成，為物理學(xué)家提供了一個(gè)研究一種相當(dāng)奇特的單側(cè)磁性行為的機(jī)會(huì)。

在“仙境”的愛麗絲成名之后被稱為“愛麗絲環(huán)”，美國(guó)和芬蘭的研究人員之間的合作觀察到了圓形結(jié)構(gòu)，他們已經(jīng)有一長(zhǎng)串關(guān)于被稱為拓?fù)鋯螛O子的量子場(chǎng)扭曲的發(fā)現(xiàn)。

單極子相當(dāng)于磁鐵上的極子，聽起來確實(shí)像愛麗絲在尋找白兔時(shí)看到的東西。將磁鐵切成兩半不會(huì)成功地將其南北分開，但理論上可以在產(chǎn)生各種力和粒子的量子機(jī)器中出現(xiàn)單極子。

一個(gè)版本的單極子采取基本粒子的形式，它藐視所有識(shí)別遺骸的嘗試，目前，純屬假設(shè)。

然而，單極子可以在其他環(huán)境中出現(xiàn)。各種量子場(chǎng)的泡沫可以產(chǎn)生它們自己的單側(cè)磁性風(fēng)格，因?yàn)樗鼈冃D(zhuǎn)，拉扯和拉扯周圍的環(huán)境，產(chǎn)生短暫的異常，這些異常在瞬間突出，然后再次消失在攪動(dòng)中。

作為芬蘭阿爾托大學(xué)單極子合作組織的成員，物理學(xué)家Mikko M?tt?nen非常熟悉量子結(jié)構(gòu)編織中可能出現(xiàn)的各種漩渦，弦和纏結(jié)。

2015年，僅僅一年后證明拓?fù)鋴寴O子的存在，莫托寧和他的同事勝利成功在第一次孤立地觀察一個(gè)在超冷狀態(tài)下的銣原子，稱為玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)（BEC）。

“我們是唯一能夠在量子場(chǎng)中創(chuàng)建拓?fù)鋯螛O子的人，”M?tt?nen向ScienceAlert解釋說。

“創(chuàng)建它們后，我們花了一些時(shí)間學(xué)習(xí)。量子結(jié)和斯凱爾米翁在我們仔細(xì)觀察拓?fù)鋯螛O子在創(chuàng)建后會(huì)發(fā)生什么之前。

小于初次觀察兩年后，合作做出了一個(gè)驚喜的發(fā)現(xiàn)——單極子可能會(huì)腐爛成其他類型。

在這項(xiàng)最新的調(diào)查中，研究人員再次觀察到拓?fù)鋯螛O子融化成其他東西，只是這一次的最終結(jié)果更像是通往仙境的一扇小門——名為愛麗絲弦。

愛麗絲弦與單極子密切相關(guān)，每當(dāng)它們閉合成環(huán)時(shí)就會(huì)扭曲成單側(cè)磁極。那些愛麗絲弦的循環(huán)被稱為愛麗絲環(huán)。

然而，雖然典型的單極子可能持續(xù)千分之幾秒，但愛麗絲環(huán)的持續(xù)時(shí)間超過80毫秒 - 大約長(zhǎng)20倍。

“從遠(yuǎn)處看，愛麗絲環(huán)看起來就像一個(gè)單極子，但當(dāng)通過環(huán)的中心窺視時(shí)，世界呈現(xiàn)出不同的形狀，”美國(guó)阿默斯特學(xué)院的物理學(xué)家大衛(wèi)霍爾說。

就像愛麗絲自己的鏡子一樣，穿過BEC量子場(chǎng)中奇怪的磁環(huán)可以顛覆一切。其他碰巧掉落的單極子被反轉(zhuǎn)成它們的鏡像版本，當(dāng)它們滑過時(shí)，將環(huán)翻轉(zhuǎn)到相反的地方。

雖然該團(tuán)隊(duì)尚未通過實(shí)驗(yàn)觀察到這種反轉(zhuǎn)，但在拓?fù)鋯螛O子的衰變中觀察到環(huán)的形成是令人興奮的進(jìn)展。

在實(shí)際層面上，我們只能推測(cè)如何應(yīng)用這一發(fā)現(xiàn)。但是，我們對(duì)量子場(chǎng)的不穩(wěn)定性質(zhì)了解得越多，我們就越能更好地繪制它們的水域并理解更深層次的現(xiàn)實(shí)真相。

“首先，愛麗絲戒指的創(chuàng)造至關(guān)重要，”M?tt?nen告訴ScienceAlert。

“它為尋找宇宙、物質(zhì)和信息最深層的成分提供了光明和靈感。

這項(xiàng)研究發(fā)表于自然通訊.

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