科學家發現一種新量子粒子，具有球狀閃電的特性

【博科園-科學科普（關注「博科園」看更多）】阿默斯特學院(Amherst College)和阿爾託大學(Aalto University)的科學家們首次在量子氣體中創建了一個三維的skyrmion。skyrmion在40年前就有了理論預測，但直到現在才被實驗觀測到。在極其稀少和冷的量子氣體中，物理學家創造了由組成原子的磁矩或自旋組成的結。這些結表現出許多球狀閃電的特徵，一些科學家認為這是由一股錯綜複雜的電流組成的。這種結的持續存在可能是為什麼球閃電，一個等離子球，與閃電相比，壽命長得驚人的原因。新的研究結果可能會激發新的方法，使等離子體在聚變反應堆的穩定球中保持完整。

新量子粒子概念圖，圖片版權：Heikka Valja

阿爾託大學(Aalto University)的理論研究負責人米科莫特根(Mikko Mottonen)博士說：可以創造出一個合成的電磁結，即量子球閃電，本質上只有兩個反向循環的電流。因此正常的閃電攻擊可能會產生一種自然的球狀閃電。Mottonen還記得曾目睹過一個球狀閃電在他祖父母家短暫的閃耀。關於球狀閃電的觀察在整個歷史中都有報道，但物理證據很少。量子氣的動力學與帶電粒子對球狀閃電的電磁場的響應相匹配。

阿默斯特學院(Amherst College)實驗研究負責人戴維霍爾(David Hall)教授解釋說：量子氣被冷卻到一個非常低的溫度，形成一個玻色-愛因斯坦凝聚態：氣體中的所有原子都處於最小能量狀態。，該州的行為不像普通氣體，而是像一個單一的巨型原子。skyrmion是首先通過極化每一個原子的自旋來在一個應用的自然磁場上指向上方來創造的。然後，應用的場突然改變了，在這種情況下，場消失的點出現在冷凝物的中間。因此原子的自旋開始在它們各自所在位置的應用場的新方向上旋轉。由於磁場在磁場零點附近的所有可能方向上都指向，所以旋轉的風就會變成一個結。

skyrmion的打結結構由連接的環路組成，每一個旋轉都指向一個固定的方向。這個結可以鬆開或移動，但不能解開。這是為什麼這是一個天幕，而不是一個量子結，它不僅是旋轉扭曲，而且是冷凝風的量子相位反覆出現。如果自旋的方向在空間中發生變化，冷凝物的速度與磁場中帶電粒子的反應速度一樣。這種打結的自旋結構產生了一個打結的人工磁場，它正好與球狀閃電模型中的磁場相匹配。需要更多的研究來確定是否也有可能用這種方法製造出真正的球狀閃電。進一步的研究可能會導致找到一種解決方案，使等離子體保持高效，並使聚變反應堆比現在更穩定。

知識：科學無國界，博科園-科學科普

參考：Science Advances

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：阿爾託大學

編譯：光量子

審校：博科園

解答：本文知識疑問可於評論區留言

傳播：博科園

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