現實結構中的神秘循環：物理學家首次瞥見“愛麗絲戒指”

現實結構中的奇怪回路終于被見證在超冷氣體中形成，為物理學家提供了一個研究一種相當奇特的單側磁性行為的機會。

在“仙境”的愛麗絲成名之后被稱為“愛麗絲環”，美國和芬蘭的研究人員之間的合作觀察到了圓形結構，他們已經有一長串關于被稱為拓撲單極子的量子場扭曲的發現。

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

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

然而，單極子可以在其他環境中出現。各種量子場的泡沫可以產生它們自己的單側磁性風格，因為它們旋轉，拉扯和拉扯周圍的環境，產生短暫的異常，這些異常在瞬間突出，然后再次消失在攪動中。

作為芬蘭阿爾托大學單極子合作組織的成員，物理學家Mikko M?tt?nen非常熟悉量子結構編織中可能出現的各種漩渦，弦和纏結。

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

“我們是唯一能夠在量子場中創建拓撲單極子的人，”M?tt?nen向ScienceAlert解釋說。

“創建它們后，我們花了一些時間學習。量子結和斯凱爾米翁在我們仔細觀察拓撲單極子在創建后會發生什么之前。

小于初次觀察兩年后，合作做出了一個驚喜的發現——單極子可能會腐爛成其他類型。

在這項最新的調查中，研究人員再次觀察到拓撲單極子融化成其他東西，只是這一次的最終結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，每當它們閉合成環時就會扭曲成單側磁極。那些愛麗絲弦的循環被稱為愛麗絲環。

然而，雖然典型的單極子可能持續千分之幾秒，但愛麗絲環的持續時間超過80毫秒 - 大約長20倍。

“從遠處看，愛麗絲環看起來就像一個單極子，但當通過環的中心窺視時，世界呈現出不同的形狀，”美國阿默斯特學院的物理學家大衛霍爾說。

就像愛麗絲自己的鏡子一樣，穿過BEC量子場中奇怪的磁環可以顛覆一切。其他碰巧掉落的單極子被反轉成它們的鏡像版本，當它們滑過時，將環翻轉到相反的地方。

雖然該團隊尚未通過實驗觀察到這種反轉，但在拓撲單極子的衰變中觀察到環的形成是令人興奮的進展。

在實際層面上，我們只能推測如何應用這一發現。但是，我們對量子場的不穩定性質了解得越多，我們就越能更好地繪制它們的水域并理解更深層次的現實真相。

“首先，愛麗絲戒指的創造至關重要，”M?tt?nen告訴ScienceAlert。

“它為尋找宇宙、物質和信息最深層的成分提供了光明和靈感。

這項研究發表于自然通訊.

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