“球狀閃電”模擬圖
量子聽起來很高深，球狀閃電聽起來很科幻，兩者結(jié)合會(huì)得到什么？美國(guó)和芬蘭科學(xué)家最近宣布，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造出一種奇特的物理結(jié)構(gòu)，可能正是球狀閃電的量子版本。
球狀閃電在都市傳說和文學(xué)作品里十分常見，但可靠的科學(xué)觀測(cè)很少，其本質(zhì)尚無定論。有科學(xué)家認(rèn)為，球狀閃電是一團(tuán)等離子體，其磁場(chǎng)就像許多套在一起的封閉圓環(huán)組成的“結(jié)”，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，所以球狀閃電能維持幾秒甚至幾分鐘，壽命比普通閃電長(zhǎng)得多。
美國(guó)阿默斯特學(xué)院、芬蘭阿爾托大學(xué)等機(jī)構(gòu)研究人員在新一期美國(guó)《科學(xué)進(jìn)展》雜志上發(fā)表論文說，他們創(chuàng)造出的量子力學(xué)新結(jié)構(gòu)與上述理論中的電磁場(chǎng)結(jié)非常相似。該成果可能有助于在核聚變反應(yīng)堆中使等離子體球維持穩(wěn)定，促進(jìn)受控核聚變研究。
新結(jié)構(gòu)是一種斯格明子，后者是一類相對(duì)穩(wěn)定、性質(zhì)類似粒子的物理結(jié)構(gòu)，幾十年前就有理論預(yù)言其存在，但近年來才在實(shí)驗(yàn)中觀察到。此前發(fā)現(xiàn)的磁性斯格明子都是二維的，這項(xiàng)研究是首次創(chuàng)造出三維的斯格明子。
實(shí)驗(yàn)中，研究人員把銣原子冷卻到極低溫度，轉(zhuǎn)變成玻色－愛因斯坦凝聚態(tài)，該狀態(tài)下的原子失去了個(gè)性，所有原子擁有相同的量子態(tài)，行動(dòng)整齊劃一。用經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的電磁場(chǎng)影響這些原子，可使它們的一種量子屬性——自旋發(fā)生變化，組成三維斯格明子。自旋使原子的行為類似于微小磁鐵，因此斯格明子能夠模擬出球狀閃電模型里的電磁場(chǎng)結(jié)。
