نجح العلماء في جامعة برمنغهام في إنشاء نموذج تجريبي لنوع بعيد المنال من الجسيمات الأساسية يسمى Skyrmion في شعاع من الضوء.
يوفر هذا الاختراق للفيزيائيين نظامًا حقيقيًا يوضح سلوك السماوات ، تم اقتراحه لأول مرة قبل 60 عامًا من قبل عالم الفيزياء الرياضية بجامعة برمنغهام ، البروفيسور توني سكيرم.
استخدمت فكرة Skyrme بنية المجالات في فضاء رباعي الأبعاد لضمان الطبيعة غير القابلة للتجزئة لجسيم Skyrmion في 3 أبعاد. صُممت السماء ثلاثية الأبعاد التي تشبه الجسيمات لتخبرنا عن الأصول المبكرة للكون ، أو عن فيزياء المواد الغريبة أو الذرات الباردة. ومع ذلك ، على الرغم من التحقيق فيها لأكثر من 50 عامًا ، إلا أنه نادرًا ما شوهدت السماء ثلاثية الأبعاد في التجارب. تركز أحدث الأبحاث في مجال Skyrmions على نظائرها ثنائية الأبعاد ، مما يدل على وعد بالتقنيات الجديدة.
في دراسة جديدة نشرت في اتصالات الطبيعة ، ال التعاون الدولي بين الباحثين في جامعة برمنغهام ولانكستر ومونستر (ألمانيا) وريكين (اليابان) أظهروا لأول مرة كيف يمكن قياس السماء في ثلاثة أبعاد.
قال البروفيسور مارك دينيس ، الذي قاد البحث: “لقد أثارت Skyrmions فضول علماء الفيزياء وتحدتهم لعقود عديدة. على الرغم من أننا نحقق تقدمًا جيدًا في التحقيق في Skyrmions في 2D ، فإننا نعيش في عالم ثلاثي الأبعاد. نحن بحاجة إلى نظام يمكنه نموذج السماء في جميع الحالات الممكنة بطريقة يمكن قياسها. أدركنا أن أ شعاع الضوء يمكن تسخيرها لهذا الغرض لأننا قادرون على التحكم في خصائصها عن كثب ، وبالتالي نستخدمها كمنصة لنمذجة السماء. من خلال هذا النهج ، يمكننا البدء في فهم هذه الأشياء حقًا وإدراك إمكاناتها العلمية “.
لإنشاء نموذجهم ، قام الدكتور دانيكا سوجيك والبروفيسور دينيس ، في كلية الفيزياء وعلم الفلك بالجامعة ، بإلقاء الوصف القياسي لـ ضوء، الاستقطاب (الاتجاه الذي تنتقل فيه موجات الضوء) والطور (موضع اهتزاز موجات الضوء) من حيث الكرة في الفضاء رباعي الأبعاد ، وهو أمر حاسم في رؤية Skyrme الأصلية. سمح ذلك بعد ذلك بتصميم حقل Skyrmion وهندسته في شعاع من ضوء الليزر في تجربة بقيادة البروفيسور كورنيليا دينز ، جامعة مونستر. استخدم الفريق قياسات متطورة لتحديد الهيكل الدقيق للسماء.
قال الدكتور سوجيك: “هذه الأشياء في الواقع معقدة للغاية ، من وجهة نظر هندسية”. “إنها تشبه نظامًا معقدًا من الحلقات المتشابكة ، حيث تشكل الكل بنية شبيهة بالجسيمات. الأمر المثير للاهتمام بشكل خاص هو skyrmionالخصائص الطوبولوجية – يمكن تشويهها أو شدها أو عصرها ، لكنها لن تتفكك. هذه القوة هي إحدى الخصائص التي يهتم العلماء أكثر باستغلالها “.
طبولوجيا تشبه الجسيمات في الضوء ، اتصالات الطبيعة (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-26171-5
مقدمة من
جامعة برمنجهام
الاقتباس: Skyrmions: الجسيمات الأساسية على غرار شعاع الضوء (2021 ، 22 نوفمبر) تم استردادها في 22 نوفمبر 2021 من https://phys.org/news/2021-11-skyrmions-fundamental-particles.html
هذا المستند عرضة للحقوق التأليف والنشر. بصرف النظر عن أي تعامل عادل لغرض الدراسة أو البحث الخاص ، لا يجوز إعادة إنتاج أي جزء دون إذن كتابي. يتم توفير المحتوى لأغراض إعلامية فقط.