现实结构中的神秘循环：物理学家首次瞥见“爱丽丝戒指”

现实结构中的奇怪回路终于被见证在超冷气体中形成，为物理学家提供了一个研究一种相当奇特的单侧磁性行为的机会。

在“仙境”的爱丽丝成名之后被称为“爱丽丝环”，美国和芬兰的研究人员之间的合作观察到了圆形结构，他们已经有一长串关于被称为拓扑单极子的量子场扭曲的发现。

单极子相当于磁铁上的极子，听起来确实像爱丽丝在寻找白兔时看到的东西。将磁铁切成两半不会成功地将其南北分开，但理论上可以在产生各种力和粒子的量子机器中出现单极子。

一个版本的单极子采取基本粒子的形式，它藐视所有识别遗骸的尝试，目前，纯属假设。

然而，单极子可以在其他环境中出现。各种量子场的泡沫可以产生它们自己的单侧磁性风格，因为它们旋转，拉扯和拉扯周围的环境，产生短暂的异常，这些异常在瞬间突出，然后再次消失在搅动中。

作为芬兰阿尔托大学单极子合作组织的成员，物理学家Mikko Möttönen非常熟悉量子结构编织中可能出现的各种漩涡，弦和缠结。

2015年，仅仅一年后证明拓扑媽极子的存在，莫托宁和他的同事胜利成功在第一次孤立地观察一个在超冷状态下的铷原子，称为玻色-爱因斯坦凝聚态（BEC）。

“我们是唯一能够在量子场中创建拓扑单极子的人，”Möttönen向ScienceAlert解释说。

“创建它们后，我们花了一些时间学习。量子结和斯凯尔米翁在我们仔细观察拓扑单极子在创建后会发生什么之前。

小于初次观察两年后，合作做出了一个惊喜的发现——单极子可能会腐烂成其他类型。

在这项最新的调查中，研究人员再次观察到拓扑单极子融化成其他东西，只是这一次的最终结果更像是通往仙境的一扇小门——名为爱丽丝弦。

爱丽丝弦与单极子密切相关，每当它们闭合成环时就会扭曲成单侧磁极。那些爱丽丝弦的循环被称为爱丽丝环。

然而，虽然典型的单极子可能持续千分之几秒，但爱丽丝环的持续时间超过80毫秒 - 大约长20倍。

“从远处看，爱丽丝环看起来就像一个单极子，但当通过环的中心窥视时，世界呈现出不同的形状，”美国阿默斯特学院的物理学家大卫霍尔说。

就像爱丽丝自己的镜子一样，穿过BEC量子场中奇怪的磁环可以颠覆一切。其他碰巧掉落的单极子被反转成它们的镜像版本，当它们滑过时，将环翻转到相反的地方。

虽然该团队尚未通过实验观察到这种反转，但在拓扑单极子的衰变中观察到环的形成是令人兴奋的进展。

在实际层面上，我们只能推测如何应用这一发现。但是，我们对量子场的不稳定性质了解得越多，我们就越能更好地绘制它们的水域并理解更深层次的现实真相。

“首先，爱丽丝戒指的创造至关重要，”Möttönen告诉ScienceAlert。

“它为寻找宇宙、物质和信息最深层的成分提供了光明和灵感。

这项研究发表于自然通讯.

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