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:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Маска для лица с микрофоном и динамиками 22.07.2021 Компания LG анонсировала обновленную версию своей высокотехнологичной очищающей воздух маски для лица, которая имеет название LG PuriCare. Новая версия получила встроенные динамики и микрофон. LG впервые анонсировала маску PuriCare в прошлом году. В ней используются сменные воздушные фильтры и встроенные вентиляторы для фильтрации воздуха. LG заявляет, что новая версия имеет меньший и более легкий мотор, а также встроенные микрофоны и динамики, которые усиливают голос владельца. Первая версия маски довольно сильно приглушала голос владельца. Технология, которую LG называет VoiceON, "автоматически распознает, когда пользователи говорят, и усиливает их голос через встроенный динамик". Новая маска LG PuriCare весит 94 грамма, имеет встроенный аккумулятор емкостью 1 000 мАч и заряжается за два часа через порт USB. LG утверждает, что ее достаточно удобно непрерывно носить около 8 часов. LG не утверждает, что маска каким-либо образом защитит от коронавируса, хотя во время анонса первой версии такие намеки были. Некоторые фильтры для очистки воздуха и маски улавливают частицы размером с вирус, вызывающий COVID-19. Однако нельзя сказать, что PuriCare защищает от коронавируса без научных исследований этого конкретного продукта или более подробной информации о типах фильтров, которые используются в маске.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025