Physiker erhalten ersten Blick auf „Alice klingelt“: ScienceAlert

Schließlich wurden seltsame Schleifen im Gefüge der Realität beobachtet, die sich in extrem kaltem Gas bildeten und den Physikern die Möglichkeit boten, das Verhalten einer seltsamen Art von einseitigem Magnetismus zu untersuchen.

Die nach „Alice im Wunderland“ als „Alice-Schleifen“ bekannten kreisförmigen Strukturen sind eine Zusammenarbeit zwischen Forschern in den USA und Finnland, wo es bereits eine lange Liste von Entdeckungen im Zusammenhang mit Verzerrungen in Quantenfeldern gibt, die als topologische Monopole bekannt sind.

Monopole sind das isolierte Äquivalent eines Pols auf einem Magneten und sehen tatsächlich wie etwas aus, das Alice sehen könnte, während sie dem weißen Kaninchen nachjagt. Wenn man einen Magneten in zwei Hälften schneidet, gelingt es nicht, seinen Norden vom Süden zu trennen, aber es ist theoretisch möglich, dass in einer Quantenmaschine Monopole entstehen, die unterschiedliche Kräfte und Teilchen hervorrufen.

1 Exemplar Ein Monopol hat die Form eines Elementarteilchens, eines Teilchens, das sich allen Definitionsversuchen widersetzt hat und bisher rein hypothetisch geblieben ist.

Monopole können jedoch auch anderswo entstehen. Das Aufschäumen verschiedener Quantenfelder kann zu einer ganz eigenen Art von einseitigem Magnetismus führen, wenn sie sich drehen, ziehen und an ihrer Umgebung zerren, um kurzlebige Anomalien zu erzeugen, die für einen kurzen Moment auftauchen, bevor sie im Trubel wieder verschwinden.

Als Mitglied der Monopole Collaboration an der Aalto-Universität in Finnland ist der Physiker Mikko Mutonen bestens mit der gesamten Bandbreite an Wirbeln, Strings und Verschränkungen vertraut, die im Quantengewebe entstehen können.

Und im Jahr 2015, nur ein Jahr später Beweisen Sie die Existenz eines topologischen MonopolsMoutonen und Kollegen Es gelang ihm triumphal Bei einer Beobachtung wurde zum ersten Mal ein extrem kalter Zustand von Rubidiumatomen isoliert, sogenannte Bose-Einstein-Kondensate (BEC).

„Wir sind die Einzigen, denen es gelungen ist, topologische Monaden in Quantendomänen zu erzeugen“, erklärte Motonen gegenüber ScienceAlert.

„Nachdem sie erstellt wurden, haben wir uns etwas Zeit genommen, um auch die Quantenknoten zu untersuchen Skyrmionen Bevor wir uns genauer ansehen, was mit einem Monopol eines topologischen Pols unmittelbar nach seiner Entstehung passiert.“

Weniger als zwei Jahre nach ihren ersten Beobachtungen machte die Zusammenarbeit eine überraschende Entdeckung: Monopole kann sich zersetzen zu anderen Typen.

In dieser neuesten Untersuchung beobachteten die Forscher erneut, wie sich die topologischen Monopole in etwas anderes auflösten, aber dieses Mal war das Endergebnis wie ein Mini-Eingang ins Wunderland – benannte Strukturen. Alice-Ketten.

Alices Saiten sind eng mit Monopolen verbunden, da sie sich bei Annäherung an die Schleifen zu einseitigen Magnetpolen zusammenrollen. Diese Alice-Ketten werden als Alice-Ringe bezeichnet.

Während typische Monopole jedoch einige Millisekunden dauern können, dauern Alice-Schleifen mehr als 80 Millisekunden – etwa 20-mal länger.

„Aus der Ferne sieht Alices Ring wie ein Monopol aus, aber die Welt nimmt eine andere Form an, wenn man durch die Mitte des Rings blickt“, sagt David Hall, ein Physiker vom Amherst College in den USA.

Wie Alices Glas kann der Durchgang durch den seltsamen magnetischen Ring im Quantenfeld eines BEC alles auf den Kopf stellen. Andere Monopole, die zufällig durchfallen, werden in ihrem Spiegelbild gespiegelt und drehen den Ring beim Durchgleiten in sein Gegenteil.

Obwohl das Team diese Inversion noch nicht experimentell beobachtet hat, ist es ein spannender Fortschritt, die Ringbildung während des Zerfalls eines topologischen Monopols zu beobachten.

Auf praktischer Ebene können wir nur spekulieren, wie sich diese Erkenntnisse auswirken werden. Aber je mehr wir über die instabile Natur von Quantenfeldern erfahren, desto besser können wir ihre Gewässer kartieren und die tieferen Realitäten der Realität verstehen.

„Erstens ist die Schaffung von Alice-Ringen von grundlegender Bedeutung“, sagt Motonen gegenüber ScienceAlert.

„Es wirft Licht und Inspiration auf die Suche nach den tiefsten Bestandteilen des Universums, der Materie und der Information.“

Diese Forschung wurde veröffentlicht in Naturkommunikation.