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科学家创造出“量子球状闪电”

2018-03-05 15:32 来源:新华网

新华社北京3月5日电 量子听起来很高深,球状闪电听起来很科幻,两者结合会得到什么?美国和芬兰科学家最近宣布,他们在实验室中创造出一种奇特的物理结构,可能正是球状闪电的量子版本。

球状闪电在都市传说和文学作品里十分常见,但可靠的科学观测很少,其本质尚无定论。有科学家认为,球状闪电是一团等离子体,其磁场就像许多套在一起的封闭圆环组成的“结”,结构比较稳定,所以球状闪电能维持几秒甚至几分钟,寿命比普通闪电长得多。

美国阿默斯特学院、芬兰阿尔托大学等机构研究人员在新一期美国《科学进展》杂志上发表论文说,他们创造出的量子力学新结构与上述理论中的电磁场结非常相似。该成果可能有助于在核聚变反应堆中使等离子体球维持稳定,促进受控核聚变研究。

新结构是一种斯格明子,后者是一类相对稳定、性质类似粒子的物理结构,几十年前就有理论预言其存在,但近年来才在实验中观察到。此前发现的磁性斯格明子都是二维的,这项研究是首次创造出三维的斯格明子。

实验中,研究人员把铷原子冷却到极低温度,转变成玻色-爱因斯坦凝聚态,该状态下的原子失去了个性,所有原子拥有相同的量子态,行动整齐划一。用经过特殊设计的电磁场影响这些原子,可使它们的一种量子属性——自旋发生变化,组成三维斯格明子。自旋使原子的行为类似于微小磁铁,因此斯格明子能够模拟出球状闪电模型里的电磁场结。

[ 编辑: 黎玉莹 ]
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