I fisici vedono per la prima volta gli “anelli di Alice”: ScienceAlert

Infine, sono stati osservati strani anelli nel tessuto della realtà che si formano in gas estremamente freddo, offrendo ai fisici l’opportunità di studiare i comportamenti di uno strano tipo di magnetismo unilaterale.

Conosciute come “anelli di Alice” dopo “Alice nel Paese delle Meraviglie”, le strutture circolari sono una collaborazione tra ricercatori negli Stati Uniti e in Finlandia, che ha già una lunga lista di scoperte relative alle distorsioni nei campi quantistici noti come monopoli topologici.

L’equivalente isolato di un polo su un magnete, i monopoli sembrano davvero qualcosa che Alice potrebbe vedere mentre insegue il Bianconiglio. Tagliare un magnete in due metà non riuscirà a separare il nord dal sud, ma è teoricamente possibile che in una macchina quantistica si formino dei monopoli che diano origine a forze e particelle diverse.

1 copia Un monopolo assume la forma di una particella elementare, una particella che ha sfidato ogni tentativo di definizione ed è rimasta finora puramente ipotetica.

Tuttavia, i monopoli possono apparire altrove. La schiuma di diversi campi quantistici può dare origine al proprio stile di magnetismo unilaterale, mentre ruotano, tirano e strattonano l’ambiente circostante per generare anomalie di breve durata che compaiono per un attimo prima di scomparire di nuovo in preda alle convulsioni.

In qualità di membro della Monopole Collaboration presso l’Università Aalto in Finlandia, il fisico Mikko Mutonen ha una profonda familiarità con l’intera gamma di vortici, stringhe e intrecci che possono emergere nella trama quantistica.

E nel 2015, appena un anno dopo Dimostrare l’esistenza di un monopolio topologicoMoutonen e colleghi Ci riuscì trionfalmente In un’osservazione isolata per la prima volta in uno stato estremamente freddo di atomi di rubidio chiamati condensati di Bose-Einstein (BEC).

“Siamo gli unici che sono stati in grado di creare monadi topologiche nei domini quantistici”, ha spiegato Motonen a ScienceAlert.

“Dopo la loro creazione, ci siamo presi del tempo per studiare anche i nodi quantistici skyrmions Prima di dare un’occhiata più da vicino a cosa succede al monopolio di un polo topologico immediatamente dopo la sua creazione.”

Meno di due anni dopo le osservazioni iniziali, la collaborazione ha fatto una scoperta sorprendente: i monopoli può decomporsi ad altri tipi.

In quest’ultima indagine, i ricercatori hanno osservato ancora una volta i monopoli topologici dissolversi in qualcos’altro, ma questa volta il risultato finale è stato come un mini-ingresso nel Paese delle Meraviglie, chiamato strutture. Catene di Alice.

Le corde di Alice sono strettamente associate ai monopoli, poiché si arricciano in poli magnetici unilaterali mentre si avvicinano agli anelli. Queste catene di Alice sono conosciute come anelli di Alice.

Tuttavia, mentre i tipici monopoli possono durare pochi millisecondi, i cicli di Alice durano più di 80 millisecondi, circa 20 volte di più.

“Da lontano, l’anello di Alice sembra un monopolo, ma il mondo assume una forma diversa quando si guarda attraverso il centro dell’anello”, afferma David Hall, fisico dell’Amherst College negli Stati Uniti.

Come il vetro di Alice, il passaggio attraverso lo strano anello magnetico nel campo quantistico di un BEC può capovolgere tutto. Altri monopoli che falliscono si rispecchiano nella loro immagine speculare, ribaltando l’anello nel suo opposto mentre scorre.

Sebbene il team non abbia ancora osservato sperimentalmente questa inversione, osservare la formazione dell’anello durante il decadimento di un monopolio topologico rappresenta un progresso entusiasmante.

A livello pratico, possiamo solo fare ipotesi su come si applicheranno questi risultati. Ma più impariamo sulla natura instabile dei campi quantistici, meglio possiamo mappare le loro acque e comprendere le verità più profonde della realtà.

“In primo luogo, la creazione degli anelli Alice è di fondamentale importanza”, dice Motonen a ScienceAlert.

“Getta luce e ispirazione sulla ricerca delle componenti più profonde dell’universo, della materia e dell’informazione.”

Questa ricerca è stata pubblicata in Comunicazioni sulla natura.