`

СПЕЦІАЛЬНІ
ПАРТНЕРИ
ПРОЕКТУ

Чи використовує ваша компанія ChatGPT в роботі?

BEST CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Неуловимый монополь смоделирован в конденсате Бозе-Эйнштейна

+22
голоса

Физики из Колледжа Амхерст в Массачусетсе сумели создать и сфотографировать изолированный северный полюс магнита — монополь — возможность существования которого была предсказана Полем Дираком 83 года назад.

В природе северный и южный полюса магнита неразрывно связаны: разрезав магнит пополам получают два магнита, каждый с полным набором полюсов. В то же время, носители противоположных электростатических зарядов существуют независимо. В 1931 г. Дирак выдвинул гипотезу о существовании магнитных монополей. Это, по его мнению, не только устранило бы наблюдаемый дисбаланс, но и объяснило бы, почему заряд является дискретным (всегда равен заряду одиночного электрона, умноженному на целое число). В своем знаменитом высказывании Дирак заявил, что был бы удивлен, если бы природа не нашла применение столь элегантной идее, как магнитный монополь.

Физики продолжают поиски элементарных носителей магнитного поля в минералах, образцах лунного грунта и в экспериментах на ускорителях частиц.

Как сообщается в свежем номере Nature, команда под руководством Дэвида Холла (David Hall) добилась успеха там, где многие до нее потерпели неудачу, воссоздав монополь Дирака в облаке сверхохлажденных атомов рубидия.

Неуловимый монополь смоделирован в конденсате Бозе-Эйнштейна

В своей работе ученые руководствовались идеей финских исследователей Вилле Пьетила (Ville Pietilä) и Микко Моттонена (Mikko Möttönen) из Университета Аалто в Хельсинки. Для моделирования поведения электрона в присутствии магнитного монополя они использовали газ, состоящий примерно из миллиона атомов рубидия, охлажденных до температуры менее стомиллиардной доли градуса по шкале Кельвина. В таких условиях атомы начинають терять индивидуальность, становясь частью коллективного квантового состояния материи — конденсат Бозе-Эйнштейна. В экспериментах Холла конденсат представлял одиночный электрон, а плотность атомов в каждой точке соответствовала вероятности нахождения в ней электрона. Каждый из атомов в конденсате обладает магнитным спином, однако в данной работе магнитное поле вокруг монополя представляли не сами спины, а их параметр, называемый завихренностью.

Для получения имитации монополя исследователи манипулировали спином атомов рубидия, создавая вихрь. «Мы наблюдали его как тонкую темную линию, отсутствие вещества, подобно тому, как при стоке воды в ней образуется дырка», — пишет Холл.

Полученный северный полюс не являлся в полном смысле магнитным: стрелка компаса не указывала бы на него. Однако этот синтетический монополь описывают те же уравнения, что и настоящий. Данная работа является примером воплощения на новом витке развития идеи аналогового моделирования. При квантовой симуляции одна квантовая система применяется для моделирования другой, более сложной для изучения.

Физики получали аналоги монополей и раньше. В 2009 г. сообщалось о наблюдении магнитных монополей в спиновом льду. Они действительно обладали магнитным полем, но не могли быть изучены индивидуально. Похожие, хотя и более косвенные результаты получены в экспериментах со сверхтекучим гелием.

Моттонен считает, что монополь, созданный Холлом наиболее близок к реальному, поскольку он обладает той же структурой, что и монополь Дирака. Один из оппонентов, Стивен Брэмвел (Steven Bramwell), автор работы по спиновому льду, называет его, хотя и изящной, но всего лишь математической аналогией настоящего монополя.

Так или иначе, считает Моттонен, но симулированные монополи позволяют лучше обосновать необходимость дальнейших поисков, давая еще один повод верить в существование магнитного монополя как элементарной частицы.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365

+22
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 

Ukraine

 

  •  Home  •  Ринок  •  IТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Мережі  •  Безпека  •  Наука  •  IoT