현실 구조의 신비한 고리: 물리학자들이 '앨리스 고리'를 처음으로 엿볼 수 있습니다.

현실 구조의 이상한 고리가 마침내 초저온 가스에서 형성되는 것이 목격되어 물리학자들에게 다소 특이한 종류의 일방 자기의 거동을 연구할 수 있는 기회를 제공했습니다.

'이상한 나라의 앨리스' 명성을 따서 '앨리스 고리'로 알려진 이 원형 구조는 미국과 핀란드 연구자들의 협력을 통해 관찰되었습니다. 핀란드는 이미 위상적 단극으로 알려진 양자장의 왜곡에 관한 수많은 발견 목록을 보유하고 있습니다.

자석의 극에 해당하는 고립된 단극은 실제로 앨리스가 흰 토끼를 사냥할 때 본 것과 같은 소리를 냅니다. 자석을 반으로 자르면 북쪽과 남쪽을 분리하는 데 성공하지 못하지만 이론적으로 다양한 힘과 입자를 생성하는 양자 기계에서 단극이 발생할 수 있습니다.

단극의 한 가지 버전은 기본 입자의 형태를 취하는데, 이는 식별하려는 모든 시도를 무시하고 현재로서는 순전히 가설로만 남아 있습니다.

그러나 단극은 다른 환경에서도 나타날 수 있습니다. 다양한 양자장의 거품은 주위를 소용돌이치며 당기고 잡아당기면서 한 순간 동안 눈에 띄다가 다시 한 번 휘젓기 속으로 사라지는 단명한 이상 현상을 낳으면서 자신만의 일방적 자기 스타일을 생성할 수 있습니다. .

핀란드 Aalto University의 Monopole Collaboration 회원인 물리학자 Mikko Möttönen은 양자 직물의 짜임새에서 나타날 수 있는 다양한 소용돌이, 끈, 엉킴에 대해 잘 알고 있습니다.

위상적 단일극의 존재를 증명한 지 불과 1년 후인 2015년, Möttönen과 그의 동료들은 Bose-Einstein 응축물(BEC)이라고 불리는 초저온 상태의 루비듐 원자에서 최초로 분리된 단일극을 관찰하는 데 성공했습니다.

Möttönen은 ScienceAlert에 “우리는 양자장에서 위상적 단극을 생성할 수 있었던 유일한 사람입니다.”라고 설명했습니다.

"그들을 만든 후, 위상적 단극이 생성된 직후에 무슨 일이 일어나는지 면밀히 관찰하기 전에 양자 매듭과 스카이미온을 연구하는 데 시간이 좀 걸렸습니다."

초기 관찰 후 2년이 채 지나지 않아 공동 연구를 통해 단극체가 다른 유형으로 붕괴될 수 있다는 놀라운 사실을 발견했습니다.

최근 조사에서 연구자들은 위상적 단일극이 다른 것으로 녹아드는 것을 다시 관찰했는데, 이번에는 최종 결과가 앨리스 스트링이라는 이름의 구조인 이상한 나라로 들어가는 작은 출입구와 비슷했습니다.

앨리스 스트링은 모노폴과 밀접하게 연관되어 있으며 루프로 닫힐 때마다 한쪽 자극으로 비틀어집니다. 그리고 앨리스 문자열의 루프는 앨리스 링으로 알려져 있습니다.

그러나 일반적인 단극은 수천분의 1초 동안 지속되는 반면, 앨리스 고리는 80밀리초 이상 지속됩니다. 이는 약 20배 더 긴 시간입니다.

"멀리서 보면 앨리스 고리는 단극처럼 보이지만 고리의 중심을 통해 들여다보면 세상의 모양이 달라집니다"라고 미국 애머스트 대학의 물리학자인 데이비드 홀(David Hall)은 말합니다.

앨리스 자신의 거울처럼 BEC 양자장의 이상한 자기 루프를 통과하면 모든 것이 뒤집어질 수 있습니다. 우연히 떨어지는 다른 단극은 거울 버전으로 반전되어 미끄러지면서 링을 반대쪽으로 뒤집습니다.

연구팀은 아직 이 반전을 실험적으로 관찰하지는 않았지만 위상적 단일극의 붕괴에서 고리의 형성을 관찰하는 것은 흥미로운 진전입니다.

실제적인 수준에서는 이번 연구 결과가 어떻게 적용될지 추측만 할 수 있습니다. 그러나 양자장의 불안정한 특성에 대해 더 많이 배울수록 우리는 물의 지도를 더 잘 작성하고 현실의 더 깊은 진실을 이해할 수 있습니다.

Möttönen은 ScienceAlert에 “주로 이러한 앨리스 고리 생성은 근본적으로 중요합니다.”라고 말했습니다.

"우주, 물질, 정보의 가장 깊은 구성 요소를 찾는 데 빛과 영감을 줍니다."