Летающие скирмионы

09.11.2021

Топологическая оптика и топологическая фотоника стали "горячими" областями науки с 1980-х годов после того, как были открыты сингулярности в магнитных полях. А относительно недавняя Нобелевская премия, выданная за открытие и изучение топологических особенностей в физике конденсированного вещества, еще больше подстегнула интерес научного сообщества, ведь все это открывает перспективы для реализации нетривиальных видов взаимодействий электромагнитных волн с материей. Это же, в свою очередь, можно будет использовать в ряде новых технологий передачи информации и энергии на большие расстояния.

Группа ученых-физиков из Великобритании и Сингапура сообщила об открытии новой "семьи" электромагнитных импульсов с тороидальной топологией. Эти импульсы являются идеальными физическими воплощениями решений уравнений Максвелла, что позволяет реализовать управление их топологической сложностью и получить так называемую супертороидальную топологию. Электромагнитные поля таких супертороидальных импульсов формируют структуры, практически полностью совпадающие со структурой скирмионов, являющихся в обычных условиях "завихрениями" магнитных полей в среде некоторых магнитных материалов. Только вот скирмионы супертороидальных импульсов летают в пространстве практически со скоростью света.

Скирмионы, сложные топологические квазичастицы, были открыты Тони Скирмом (Tony Skyrme) в 1962 году в попытках создать объединенную модель нуклона. Как уже упоминалось выше, скирмионы представляют собой наноразмерные магнитные вихри с упорядоченными структурами. Эти квазичастицы уже достаточно хорошо изучены во многих системах конденсированного вещества, включая и экзотику, наподобие конденсата Бозе-Эйнштейна, хиральных магнитов, сверхпроводников и жидких кристаллов. Но если скирмионы смогут летать, это откроет бесконечный ряд новых возможностей для информационных устройств следующих поколений.

Супертороидальный импульс, названный учеными "летающим пончиком", включает в себя рекурсивные тороидальные топологические структуры, благодаря чему конфигурация его электромагнитного поля напоминает матрешку. И топологической сложностью такого импульса можно достаточно просто управлять, увеличивать или уменьшать количество вложенных в него тороидальных импульсов, регулировать направление закручивания магнитного вихря и т.п.

Топологические особенности супертороидальных импульсов обеспечивают дополнительные "степени свободы", которые можно использовать в качестве носителей информации для систем оптического кодирования-декодирования, измерительных систем различного рода, систем отображения информации с сверхвысокой разрешающей способностью и, конечно, систем беспроводной передачи информации и энергии на большие расстояния.

<< Назад: Электрический грузовик Farizon Auto Homtruck 10.11.2021

>> Вперед: Очистка рек пузырьками и волосами 09.11.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Особенности почек помогают легче переносить высоту 18.01.2025

Высокогорные регионы всегда привлекали внимание исследователей, изучающих, как человек адаптируется к жизни в условиях разреженного воздуха. Недавнее исследование группы ученых из Университета Маунт-Ройал в Канаде, возглавляемое доктором Тревором Деем, проливает свет на важную роль почек в акклиматизации к большим высотам. Работы канадских ученых объясняют, почему представители народности шерпа, которые веками живут в высокогорных районах Тибета, значительно лучше переносят высокогорье. В своем исследовании ученые наблюдали за дыханием и составом крови участников во время их подъема на высоту 4300 метров в Гималаях, в Непале. Эксперимент проводился с участием двух групп: одна состояла из жителей низменностей, не привыкших к горной среде, а другая - из шерпов, чей организм приспособлен к жизни на большой высоте. Основное различие между этими группами было в том, как их организмы реагировали на дефицит кислорода в воздухе. У шерпов наблюдалась более быстрая и масштабная адаптация к ...>>

Производство электричества с помощью термоядерного синтеза 18.01.2025

Американская компания Commonwealth Fusion Systems (CFS) нацелена на создание первой в мире термоядерной электростанции, способной подключаться к электрической сети. Этот амбициозный проект, известный как ARC (Affordable, Robust, Compact), будет построен вблизи города Ричмонд, штат Вирджиния. В соответствии с планами, новая электростанция сможет производить до 400 мегаватт чистой энергии, что вполне хватит для обеспечения электричеством 150 тысяч домохозяйств. Прогнозируется, что станция начнет работу в 2030-х годах. Принцип работы термоядерной электростанции основан на процессе термоядерного синтеза, который происходит в ядре звезд. В отличие от традиционной атомной энергетики, где используется деление ядер атомов с образованием радиоактивных отходов, термоядерный синтез создает в качестве побочного продукта безопасный гелий. Для того чтобы удерживать плазму с температурой свыше 100 миллионов градусов Цельсия, установка будет использовать мощные магнитные поля. Тем не менее, н ...>>

Экологическая защита для овощей и фруктов 17.01.2025

Исследователи из женского колледжа Шри Нараяна в Колламе, Керала, Индия, разработали инновационный способ продления свежести фруктов и овощей. Группа под руководством Пурнимы Виджаян предложила использовать съедобное покрытие, созданное на основе целлюлозных нановолокон (CNF), полученных из луковой шелухи. Этот подход не только продлевает срок хранения продуктов, но и способствует их безопасности благодаря включению нанокуркумина, известного своими антимикробными свойствами. Основным компонентом покрытия являются CNF, полученные из переработанных отходов лука. Эти нановолокна соединяются с синтетическим биополимером, который улучшает структуру покрытия, устраняя проблемы с водостойкостью и термической стабильностью, ранее свойственные материалам на основе CNF. Кроме того, добавление нанокуркумина усиливает антимикробные свойства покрытия, делая его особенно эффективным для предотвращения порчи. Для проверки эффективности этой разработки ученые провели эксперимент с апельсинами. П ...>>

Смарт-часы Garmin Instinct 3 17.01.2025

Компания Garmin представила свои новые смарт-часы Instinct 3, которые являются последним поколением популярных часов для активного отдыха. Модель сочетает в себе высокую технологичность, улучшенную автономность и стильный дизайн, что делает ее идеальным выбором для людей, ведущих активный образ жизни. Garmin Instinct 3 предлагает улучшенные функции и отличную автономность, делая эти смарт-часы идеальными для любителей активного отдыха и экстремальных видов спорта. Это устройство сочетает в себе высокую прочность, функциональность и стиль, что делает его ценным аксессуаром для всех, кто хочет контролировать свое здоровье и оставаться на связи в любых условиях. Одной из главных особенностей Instinct 3 является наличие AMOLED-дисплея (или солнечного дисплея), который значительно улучшает визуальное восприятие и удобство использования устройства. Также новая версия получила металлическую рамку и встроенный фонарик, что добавляет дополнительную функциональность и делает часы более уни ...>>

Носить младенца удобнее слева 16.01.2025

Материнский инстинкт - удивительное явление, которое на протяжении тысячелетий помогает мамам заботиться о младенцах. Несмотря на развитие технологий и изменения образа жизни, многие аспекты ухода за детьми остаются неизменными. Одним из таких интуитивных действий является привычка держать ребенка на левой стороне тела. Как выяснили ученые, эта привычка связана не с доминирующей рукой, как предполагалось ранее, а с более глубокой биологической и эмоциональной причиной. Ношение ребенка на левой стороне обеспечивает ему большую безопасность и помогает установить тесную эмоциональную связь между матерью и младенцем. Правая половина мозга, управляющая левой стороной тела, отвечает за обработку эмоций и социальные сигналы. Когда ребенок находится с левой стороны, правое полушарие матери активнее реагирует на его мимику, плач и другие сигналы. Это позволяет маме быстрее распознавать и понимать эмоциональные состояния малыша, такие как страх, дискомфорт или радость. Такая связь особенно ...>>

Случайная новость из Архива Волны песка подчиняются законам математики 19.01.2022 Песчаные волны с длиной волны от 30 сантиметров до нескольких метров известны как мегарябь: по размеру они находятся между обычной пляжной рябью и полноценными дюнами. Помимо их размера, ключевой характеристикой мегаряби является расположение зерна - крупные частицы всегда находятся поверх мелких. Эта смесь никогда не бывает одинаковой, как и ветры, которые дуют по песку, чтобы создать рябь. Однако международная группа ученых обнаружила удивительную математическую особенность мегаряби: соотношение диаметра самых крупных частиц к диаметру самых мелких всегда постоянно. Образцы были изучены с полей мегаряби в Израиле, Китае, Намибии, Индии, Иордании, Антарктиде и Нью-Мексико в США. Дальнейший анализ был дополнен наблюдениями, сделанными на Марсе и результатами эксперимента в лабораторной аэродинамической трубе. "Обширная коллекция наземных и внеземных данных, охватывающая широкий спектр географических источников и условий окружающей среды, подтверждает точность и надежность этого неожиданного теоретического открытия", - пишут исследователи. Авторы исследования заключают, что в будущем это число можно будет использовать для классификации различных типов волн и того, какие именно процессы их сформировали. Также расчеты можно использовать для изучения прошлых погодных и климатических условий, основанных на отложениях, оставленных предыдущими мегарябями. Полученные результаты применимы даже за пределами Земли: они могут дать нам лучшее понимание того, как мегарябь создается на таких планетах, как Марс, и какие атмосферные условия необходимы для их образования, а не для других типов песчаных волн.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025