Магнитные монополи в среде холодного квантового газа

09.08.2018

Известно, что магниты, имеющие форму шара, прямоугольника или подковы, всегда имеют по два магнитных полюса. И если разделить магнит на две части, вы получите два новых магнита с двумя полюсами. Однако, согласно некоторым физическим теориям, на свете могут существовать однополюсные магнитные образования, подобные электрическим зарядам, которые бывают или положительными, или отрицательными. Одно из таких магнитных образований, монополь Янга, может существовать с точки зрения физики высоких энергий, но никому из ученых еще не доводилось вживую "увидеть" этот монополь даже в лабораторных условиях.

Группе физиков из Объединенного квантового института (Joint Quantum Institute, JQI) удалось впервые создать аналог монополя Янга на основе квантового газа из сверхохлажденных атомов рубидия. И это достижение можно будет использовать в будущем для более глубокого проникновения в суть уже известных областей физики и новых областей, которые еще не охвачены человеческой наукой.

Для того, чтобы обнаружить монополи Янга, существующие в квантовом газе, ученые, при помощи радиоволн и микроволновых лучей выровняли особым образом все спины атомов квантового газа. Периодически повторяя комбинации из четырех различных ориентаций вращения атомов, исследователи заставили двигаться эти атомы в пространстве-времени, при этом, каждый атом через время возвращался в исходную точку.

Когда каждый атом заканчивал полный круг, ученые измеряли его спин и сравнивали с его изначальным спином. Было обнаружено, что спин атома не соответствовал изначальному, а небольшие различия, согласно предположениям, могли возникнуть из-за того, что атомы двигались в искривленном пространственно-временном континууме. Рассчитав параметры искривления континуума, ученые определили, что они в точности соответствуют искривлениям, создаваемым, с точки зрения теории, монополем Янга.

Для того, чтобы проверить то, что искривления континуума вызваны действительно присутствием монополя Янга, исследователи заставляли атомы двигаться различными путями, даже теми, которые должны огибать область создаваемых искривлений и искажений. Двигавшиеся по этому пути атомы, вернувшись в исходную точку, имели такой же спин, как и в самом начале, что указывало на то, что им удалось избежать воздействия монополя.

Используя описанный выше подход и направляя атомы разными путями, исследователи определили, что монополь Янга является топологическим явлением, т.е. он имеет определенные размеры и форму. А в своих дальнейших исследованиях ученые будут выяснять, каким образом можно будет заставить монополи Янга работать на благо человечества в самых различных квантовых технологиях.

<< Назад: Новый метод цветной 3D-печати 09.08.2018

>> Вперед: Палочки для пищи изменяют ее вкус 08.08.2018

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 Нелинейная терагерцовая камера 03.03.2020 Группа ученых-физиков из университета Сассекса разработала и создала опытный образец первой в своем роде нелинейной камеры, способной при помощи излучения терагерцового диапазона к получению высококачественных изображений того, что находится внутри твердых непрозрачных объектов. Напомним, что терагерцовое излучение находится между микроволновым и инфракрасным диапазонами электромагнитного спектра, это излучение легко проникает сквозь твердые и непрозрачные материалы, но, в отличие от рентгеновского излучения, оно не наносит объекту никакого вреда. Поэтому терагерцовое излучение можно использовать для безопасного изучения и работы даже с самыми чувствительными и хрупкими биологическими образцами. Изображения, получаемые при помощи терагерцовых волн, называют гиперспектральными из-за того, что в каждом пикселе этих изображений содержится своего рода "электромагнитная подпись" соответствующей точки внутри объекта. Дальнейшая обработка таких изображений позволяет "увидеть" молекулярный состав объектов и различить отдельные химические соединения. До последнего времени камеры, способные производить гиперспектральные изображения с высокой разрешающей способностью, находились за пределами возможностей существующих технологий. Но ученые из лаборатории EPic Lab решили эту проблему, использовав точечный (однопиксельный) терагерцовый детектор. При этом, исследуемый объект просвечивается потоком терагерцового излучения, в котором заключен некий заранее заданный образ. Чередование различных образов позволяет получить серию снимков, объединение которых дает заключительное изображение объекта и его химический состав. Существующие источники терагерцового излучения весьма слабы и это является причиной ограниченной разрешающей способности гиперспектральных камер. Эта проблема была решена в данном случае, путем использования лазера, сфокусированного на специальном материале с нелинейными оптическими свойствами, который преобразовывал видимый свет в терагерцовое излучение, придавая одновременно потоку этого излучения определенный образ.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025