Ajankohtaista

Tutkijat löysivät uuden kvanttihiukkasen – pallosalamaa muistuttavan skyrmionin

Taiteellinen näkemys kvanttimekaanisesta pallosalamasta. Kuva: Heikka Valja.
Taiteellinen näkemys kvanttimekaanisesta pallosalamasta. Kuva: Heikka Valja.
Solmumainen skyrmioni voi auttaa tutkijoita pitämään plasmapalloa koossa tehokkaasti.

Aalto-yliopiston ja yhdysvaltalaisen Amherst Collegen tutkijat ovat ensi kertaa onnistuneet luomaan kvanttikaasussa kolmiulotteisen skyrmionin. Se ennustettiin teoreettisesti yli 40 vuotta sitten, ja nyt se on havaittu myös kokeellisesti.

”Olemme luoneet keinotekoisen sähkömagneettisen solmun, kvanttipallosalaman, vain kahden vastakkaiseen suuntaan pyörivän sähkövirran avulla. Pidän siksi mahdollisena, että luonnollinen pallosalama voisi syntyä tavanomaisessa salamaniskussa”, kertoo tutkimuksen teoreettisesta osuudesta vastannut Jyväskylän yliopiston informaatioteknologian tiedekunnan dosentti Mikko Möttönen.

Hän kertoo myös nähneensä itse talon sisään syöksyneen pallosalaman. Vastaavia havaintoja on tehty läpi historian, mutta fyysisiä todisteita on vähän.

Magneettisten momenttien eli spinien muodostamat solmut luodaan erittäin harvassa ja kylmässä kvanttikaasussa. Spinien muodostamilla solmuilla on monia pallosalamaa muistuttavia ominaisuuksia. Joidenkin tutkijoiden mukaan pallosalama koostuu varautuneiden hiukkasvirtojen kietoutuneista vyyhdeistä.

Kvanttikaasun atomien liike vastaa varautunutta hiukkasta pallosalaman solmumaisessa magneettikentässä. Solmujen kestävyys voi olla syy siihen, miksi pallosalama tai plasmapallo elää yllättävän pitkään verrattuna salamaniskuun. Nyt saavutetut tutkimustulokset voivat innoittaa löytämään uusia tapoja pitää plasmapallo koossa myös fuusioreaktorin sisällä.

”Pitää tutkia tarkemmin, voiko tällaisella menetelmällä saada aikaan myös oikeita pallosalamia. Jatkotutkimus voisi johtaa esimerkiksi nykyistä vakaampaan fuusioreaktoriin, kun plasmaa voitaisiin pitää koossa nykyisiä keinoja tehokkaammin”, tarkentaa Möttönen.

Lisätietoja:

Jyväskylän yliopiston informaatioteknologian tiedekunnan dosentti Mikko Möttönen, mikko.mottonen@aalto.fi, puh. 050 5940 950

Aalto-yliopisto: http://www.aalto.fi/fi/current/news/2018-03-02/  

Artikkeli:
W. Lee, A.H. Gheorghe, K. Tiurev, T. Ollikainen, M. Möttönen, and D.S. Hall, Synthetic Electromagnetic Knot in a Three-Dimensional Skyrmion, Science Advances 4, eaao3820 (2018).

DOI: 10.1126/sciadv.aao3820
http://advances.sciencemag.org/content/4/3/eaao3820

kuuluu seuraaviin kategorioihin: