ナノスケールのボール雷

エキゾチックな量子ノットはボール雷の内部の仕組みを説明できます

ボールボルトはまだ不可解です。 これで、研究者はナノスケールで構造を再現できたはずです。 ©Heikka Valja
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もつれたスピン:小さな磁気渦は、神秘的なボールの稲妻に新しい光を投げかけることができます。 なぜなら、大気のこれらの発光現象がどのように発生するのか、それは依然として不可解です。 現在、物理学者は、電磁特性がボール雷の特性と著しく類似している結び目のあるスピンの構造を作成しました。 おそらく彼らの方法は、研究室で実際のボール雷とプラズマボールを生成するために使用することさえできます。

ボールの稲妻は物議を醸すのと同じくらい不可解です。 それらは空中に輝くボールのように浮いており、窓ガラスを貫通して電源ケーブルに沿って移動できるはずです。 しかし、これらの発光現象が本当に存在するかどうかはまだ不明です。 この理由の1つは、ボールの雷がどのように発生し、なぜ通常のフラッシュよりもはるかに耐久性があるのか​​を誰も知らないことです。 研究者はすでに実験室でプラズマフラッシュのようなプラズマ現象を作り出していますが、彼らの物理学も不可解です。

もつれた磁力線の結び目

さらにエキサイティングなのは、アマーストカレッジのウォンジャーリーと彼の同僚が現在行っている実験かもしれません。 このための出発点は、ボールの稲妻の構造の特定の理論でした。 「ボールの稲妻の驚くほどの寿命は、電磁ノードの存在によるものです」と研究者は説明しています。 「磁力線は、プラズマ内のもつれた電流を誘導およびサポートする閉じたリンクリングを形成します。」

研究者たちは現在、この磁気ノード構造をナノスケールで再現しています。 彼らはボーズ・アインシュタインのコンセンサスを形成するのに十分なルビジウム原子の雲を冷却しました。 エネルギーが最小のこの状態では、原子は自律性を失い、巨大な巨人のように振る舞います。

連動した磁力線のリングにより、シャンカールスキルミオンは非常に弾道的になります。 ©デビッドホール

凝縮液中の量子ボール

今、決定的なステップが続きました:物理学者は凝縮液を磁場から出し、それがすべての電子スピンをもたらしました。 それから彼らは、磁力線が4つの方向から来て、原子雲の真ん中に磁石中立ゾーンが形成されるように磁場を変えました。 これにより、スピンの向きが変更されました:スピンがいくつかのインターロックされたリングに配置され始めました。量子ノードが作成されました。 ディスプレイ

「スピンが互いに巻き付くだけでなく、凝縮体の量子相もノードリングを形成します」と、Amherst Collegeの上級著者David Hall氏は説明します。 スピンの方向が変わると、荷電粒子が磁場で行うように凝縮物も反応します。 これにより、この構造がスキルミオンになり、量子ノードではなく、量子スケールの磁気渦になります。

ラボからすぐに本物のボール雷が発生しますか? Pobytov / iStock

ボールの稲妻のように

それに関する特別なこと:ボールの稲妻の仮定と同様に、これらの量子構造の結び目はゆるむことができますが、完全には解決されません。 そして、結び目のある電磁構造は、ボールの雷で想定されるものと似ています。 したがって、研究者は、将来、同様の方法で実際のボール雷を生成できる可能性が高いと考えています。

「注目すべき点は、原理的にこの電磁ノードを生成したことです。2つの循環電流とその磁場によってのみ、量子スケールのボール雷が発生します」と共著者のMikkoM tt氏アールト大学のヴォネン。 「これは、通常の雷でボール雷が発生する理由も説明できます。」

核融合炉にも役立ちますか?

将来の核融合炉でさえ、新しい発見に役立つ可能性があります。 結ばれた電磁場は、そのような反応器にプラ​​ズマを閉じ込めるのに役立つ可能性があるためです-ホットマスからフローティングボールを形成することにより。 「現在、可能な解決策を見つけるためにさらなる研究が必要です」とM ttttnen氏は言います。 (Science Advances、2018; doi:10.1126 / sciadv.aao3820)

(アアルト大学、05.03.2018-NPO)