«Впервые наша коллаборация смогла воссоздать кольца Алисы в природе. Это грандиозное достижение, — заявил профессор Микко Моттонен из Университета Аальто. — Это фундаментальное исследование открывает путь к пониманию работы этих структур и их аналогов в физике частиц».

Коллаборация, посвященная исследованиям монополя, доказала существование квантового аналога магнитного монополя в 2014 году, изолировала квантовые монополи в 2015-м и наблюдала распад одного монополя в другой в 2017-м, сообщает Science Daily.

Монополи — разновидности диполей, но с одном магнитным полюсом вместо двух. Они бывают заряжены только отрицательно или только положительно. Звучит просто, но на деле реализовать истинный монополь оказалось чрезвычайно сложной задачей. Исследователи из Коллаборации выполнили ее с помощью атомов рубидия, охлажденных почти до абсолютного нуля. В таких условиях они смогли создать монополь, направив нулевую точку трехмерного магнитного поля в квантовый газ.

Эти квантовые монополи крайне недолговечны по природе и распадаются через миллисекунды после появления. В состоянии такой нестабильности и возникают кольца Алисы. «Представьте себе монополь как яйцо, балансирующее на вершине холма, — сказал Моттонен. — Малейший толчок может столкнуть его вниз. В определенном смысле, монополи подвержены шуму, который запускает их распад в кольца Алисы».

Несмотря на недолговечность колец Алисы, ученые смогли стабилизировать их на 84 мс — это в 20 раз дольше их обычного срока жизни. Это достижение позволяет предположить, что в будущем получится открыть еще более странные свойства монополей.

На первый взгляд, кольца Алисы выглядят совсем как монополи, но если заглянуть внутрь кольца, картина меняется. Все начинает выглядеть как будто в зеркальном отражении, как если бы кольцо было проходом в мир антивещества, пояснили ученые. Теоретически, монополь, пройдя сквозь кольцо Алисы, должен превратиться в анти-монополь с противоположным зарядом. Соответственно, заряд кольца Алисы тоже меняется. Хотя этот феномен еще не был подтвержден экспериментально, Моттонен и его коллеги убеждены, что топологическая структура колец Алисы влечет за собой такое поведение.

Новое исследование физиков из США показало, что спрятанный внутри магнитных материалов свет может существенно усилить их природные свойства. Изучение оптического резонанса магнитов имеет важное значение для разработки магнитных лазеров и магнитооптических запоминающих устройств, а также для технологии квантовой трансдукции.