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被称为"斯格明子"的难以捉摸的基本粒子在光束中被模拟出来

2021-11-22 22:43:30
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伯明翰大学的科学家们成功地在一束光中创建了一种难以捉摸的基本粒子的实验模型,这种粒子被称为斯格明粒子。这一突破为物理学家提供了一个展示斯格明子行为的真实系统,这是伯明翰大学数学物理学家Tony Skyrme教授60年前首次提出的。

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Skyrme的想法是利用四维空间中的球体结构来保证斯格明粒子在三维空间中的不可分割性。理论上,三维粒子状的斯格明子可以提示我们宇宙的早期起源,或者关于异域材料或冷原子的物理学。然而,尽管被研究了50多年,斯格明子在实验中却很少被看到。目前对斯格明子的研究主要集中在二维类似物上,这显示了新技术的前景。

在《自然-通讯》上发表的一项新研究中,伯明翰大学、兰卡斯特大学、明斯特大学(德国)和日本理化学研究所的研究人员进行的国际合作首次证明了如何在三维空间测量斯格明子。

领导这项研究的马克·丹尼斯教授说。"几十年来,斯格明子一直吸引着物理学家并对他们提出挑战。尽管我们在研究二维斯格明子方面取得了良好的进展,但我们生活在一个三维世界。我们需要一个系统,能够以可测量的方式模拟斯格明子的所有可能状态。我们意识到,一束光可以被用于这一目的,因为我们能够密切控制它的属性,所以用它作为一个平台来模拟我们的斯格明子。通过这种方法,我们可以开始真正了解这些物体,实现它们的科学潜力。"

为了创建他们的模型,大学物理和天文学学院的Danica Sugic博士和Dennis教授将光的标准描述、偏振(光波传播的方向)和相位(光波振动的位置)投射到4维空间的球体上,这对Skyrme的最初设想至关重要。这使得斯格明子场可以在明斯特大学Cornelia Denz教授领导的实验中被设计和设计成一束激光。该团队使用最先进的测量方法来确定斯格明子的精确结构。

Sugic博士说:"从几何学的角度来看,这些物体实际上是相当复杂的,"。"它们类似于一个复杂的互锁环系统,整体形成一个类似粒子的结构。特别有趣的是斯格明子的拓扑学特性--它们可以被扭曲、拉伸或挤压,但不会散开。这种坚固性是科学家们最有兴趣利用的特性之一"。

责任编辑:bH_01325

关键词: 科学探索 被称为"斯格明子"的难以捉摸的基本粒子在光束中

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