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:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Разработан новый тип термоядерного устройства 08.04.2024 Термоядерная энергетика продолжает оставаться одним из самых перспективных направлений в области энергетики, стремясь к созданию чистых и эффективных источников энергии. Недавние научные разработки, такие как новый стелларатор MUSE, представленный учеными Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) и Министерства энергетики США (DOE), открывают новые горизонты в этой области. Ученые Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) и Министерства энергетики США (DOE) представили новый тип стелларатора, специального устройства для реакции термоядерного синтеза. Стеллараторы, подобно токамакам, используют магнитные поля для удержания плазмы. Однако в новом устройстве магнитные поля имеют необычную форму, исключительную для стеллараторов. Они тороидальны, но также закручены вдоль оси плазменного "шнура". Отличительной особенностью MUSE является использование постоянных магнитов, что отличает его от других устройств, где магнитное поле создается электромагнитами. Устройство MUSE собрано из стандартных компонентов и оборудования, доступного в коммерческом секторе. Постоянные магниты интегрированы в 3D-напечатанную оболочку, окружающую вакуумную камеру, содержащую плазму. Кроме того, MUSE обладает высокой квазисимметрией, что способствует эффективному удержанию плазмы внутри устройства и повышает вероятность реакций термоядерного синтеза. Дальнейшие планы включают серию экспериментов для более детального изучения квазисимметрии MUSE и ее влияния на удержание плазмы. Эти исследования будут включать более точное измерение магнитных полей и скорости вращения плазмы. Разработка нового стелларатора MUSE представляет собой значимый шаг в развитии термоядерной энергетики. Его передовой дизайн и использование постоянных магнитов могут привести к более эффективному и устойчивому удержанию плазмы, что является ключевым фактором для достижения термоядерного синтеза в практических масштабах.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025