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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Вакцинация частицами золота 10.07.2013 Ученые в США разработали новый метод вакцинации, при которой крохотные частицы золота имитируют вирус и переносят специфические белки к иммунным клеткам организма. Это принципиально новый подход к вакцинации, здесь, в отличие от большинства современных вакцин, не используются мертвые или ослабленные вирусы. Новый способ вакцинации с использованием специфического белка, который размещается на поверхности респираторного синцитиального вируса (RSV), был продемонстрирован в лаборатории Университета Вандербильта. Вирус RSV выбран не случайно - он является причиной инфекции нижних дыхательных путей у людей любого возраста. Но особенно уязвимыми являются дети и пожилые люди. До настоящего времени вакцины от этой инфекции не существовало. Несмотря на то, что респираторный синцитиальный вирус у многих людей проявляется невыразительно и не отличается от большинства сезонных вирусных заболеваний, он коварен и может стать причиной осложнений и смерти. Входящий в состав вируса RSV белок F является главной причиной развития болезни: он позволяет вирусу проникнуть в цитоплазму клетки. А также он заставляет клетки слипаться и тем самым затрудняет устранение вируса. До настоящего момента ученые не могли найти вакцину от этой болезни. Но если опыты с частицами золота окажутся удачными, то организм получит надежную защиту. Она будет состоять в следующем. Частицы золота, имитируя сам вирус, "запишут" в наш организм информацию о белке F, и при следующей встрече с ним, наша иммунная система тут же начнет отвечать. Во время опытной демонстрации ученые соединили золотые наностержни величиной 21 и 57 нанометра (почти такого же размера как вирус) между собой и покрыли их белком F. Затем исследователи тестировали способность золотых наностержней доставлять F-белок к специфическим иммунным клеткам, известным как дендритные клетки. Дендритные клетки обычно "собирают" информацию о вирусе (в данном случае об F-белке) и передают ее иммунной системе - чтобы наш организм, точнее Т-клетки, могли бороться с захватчиком. Опыт показал, что наночастицы золота, покрытые F-белком, наиболее эффективны как вакцина. При доставке наночастиц в дендритные клетки, защитные клетки нашего организма размножаются гораздо активнее, если сравнивать с теми частями опыта, когда к дендритным клеткам добавляли только наночастицы золота или только F-белок. Таким образом, наночастицы золота удачно имитируют вирус и заставляют наш организм "запоминать" белок для последующего уничтожения. Кроме того, золото не токсично для наших клеток, оно не заставляет иммунные клетки активизироваться. Исследователи говорят, что крайне важно получить наконец эффективную вакцину от респираторного синцитиального вируса, который является причиной большинства пневмоний у маленьких детей. В то же время разработчики нового метода вакцинации не исключают, что наночастицы золота могут быть использованы для изготовления вакцин от других вирусов. Наночастицы - это своего рода платформа, на которую могут быть посажены любые вирусы или крупные микроорганизмы, вроде бактерий и грибов. Но это в будущем. В ближайшее же время ученые намерены заняться тестирование вакцины от RSV-вируса в естественны условиях. Если тестирование окажется успешным, то можно будет забыть о лекарствах и не опасаться осложнений.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025