Naukowcy właśnie poinformowali o zaobserwowaniu w trakcie eksperymentów prowadzonych na superzimnym gazie fascynujących pętli w strukturze rzeczywistości. Badacze wskazują, że jest to doskonała okazja do obserwowania nietypowego jednostronnego magnetyzmu.
Owe pętle nazywa się pierścieniami Alicji, co jest bezpośrednim odniesieniem do Alicji z Krainy Czarów. Do ich odkrycia doprowadził zespół badaczy ze Stanów Zjednoczonych i Finlandii, który ma na swoim koncie już całkiem sporą listę odkryć z zakresu zniekształceń pól kwantowych, tzw. monopoli topologicznych.
Czytaj także: 30-letnia zagadka fizyki. Rozwiązanie znaleziono w LHC
Wyobraźmy sobie, że mamy typowy magnes. Z jednej strony ma on jeden biegun, z drugiej drugi. Jeżeli taki magnes przetniemy na pół, nie dostaniemy dwóch części, z których każda będzie miała tylko jeden biegun. Każda część magnesu także ma dwa bieguny. W maszynerii kwantowej jest jednak inaczej — tam teoretycznie mogą powstawać monopole posiadające tylko jeden biegun, co zresztą prowadzi do powstawania różnych sił i cząstek. Jednym z takich monopoli może być nawet cząstka elementarna, której jak dotąd nie udało się zidentyfikować.
Monopole, odpowiedniki pojedynczych biegunów mogą pojawiać się w innych sytuacjach. Spienianie licznych pól kwantowych może doprowadzić do powstania nowego rodzaju jednostronnego magnetyzmu. Owe pola kwantowe bezustannie wirują, rozpychają i przyciągają swoje otoczenie, dając początek dla istniejących tylko chwilę anomalii, które identyfikowalne są tylko przez chwilę, aby natychmiast z powrotem zniknąć w pianie pól kwantowych.
Mikko Möttönen, fizyk z Uniwersytetu Aalto w Finlandii jest specjalistą od wszelakich wirów, strun i splotów, które bezustannie pojawiają się i tak naprawdę tworzą kwantową tkankę rzeczywistości. Już w 2014 roku Möttönenowi udało się udowodnić istnienie topologicznego monopolu. Rok później z kolei zaobserwował go on w izolacji od piany kwantowej, w ultrazimnym gazie złożonym z atomów rubidu, w tzw. kondensacie Bosego-Einsteina.
Początkowo fizycy zajmowali się tworzeniem monopoli, badaniem wiązań kwantowych, a dopiero potem przyjrzeli się temu, co tak naprawdę dzieje się z monopolem zaraz po jego powstaniu.
W toku opisanych teraz badań udało się zaobserwować, jak topologiczny monopol dosłownie wtapia się w coś innego. Skutkiem tego wtapiania jest powstawanie… swoistych drzwi do Krainy Czarów, czyli tzw. strun Alicji.
Struny Alicji są bezpośrednio związane z monopolami, bowiem to one skręcają się jednostronne bieguny magnetyczne, gdy tylko zamykają się w pętle. Owe pętle zwinięte ze strun Alicji to właśnie opisywane tutaj pętle Alicji.
Zazwyczaj monopole są tworami niezwykle ulotnymi, bowiem znikają zaledwie kilka tysięcznych sekundy po pojawieniu się. W przeciwieństwie do nich pętle Alicji potrafią istnieć nawet 80 milisekund. Owszem, jest to czas niezwykle krótki, jednak jest to kilkadziesiąt razy więcej, niż w przypadku typowego monopolu.
Pętle Alicji mają fascynujące własności. Jak przekonują badacze odpowiedzialni za ich zaobserwowanie, kiedy zajrzy się w środek takiej pętli, świat wygląda zupełnie inaczej niż zwykle. Stąd i porównanie do krainy czarów z opowieści o Alicji. Dla przykładu, jeżeli przez pętlę Alicji przejdzie inny monopol, zmienia się on w swoje lustrzane odbicie.
Czytaj także: Zmapowali świat, którego nie dostrzeże się gołym okiem. Jak można to wykorzystać?
Warto tutaj zaznaczyć, że jak na razie takiej inwersji fizycy nie zaobserwowali eksperymentalnie, aczkolwiek już samo zaobserwowanie powstawania pętli w trakcie rozpadu monopolu jest ogromnym osiągnięciem w świecie fizyki.
Czytając powyższe informacje o tym jak fascynująca i tajemnicza jest otaczająca nas rzeczywistość, możemy zastanawiać się, czy ta wiedza ma jakieś praktyczne zastosowanie. Stawianie takiego pytania jest jednak błędne. Poznając to, co się dzieje w otaczającym nas świecie na poziomie pól kwantowych, pozwala nam lepiej zrozumieć, z czego składa się otaczający nas wszechświat i my sami. Po powyższym widać, że czasami, gdy myślimy, że rzeczywistość jest ponura i przygnębiająca, jesteśmy w ogromnym błędzie. Rzeczywistość jest fascynująca i wciąż skrywa przed nami swoją prawdziwą naturę. Odkrycie pętli Alicji otwiera fizykom drogę do zrozumienia kolejnego poziomu wiedzy o rzeczywistości i tworzącej ją materii.
