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愛麗絲環(huán)的藝術照。圖片來源：阿爾托大學
科技日報記者?劉霞
芬蘭科學家通過操縱數(shù)十萬個極冷原子，首次制造出了名為愛麗絲環(huán)的奇特量子物體。這是一個環(huán)狀拓撲缺陷物體，它可改變穿過或透視它的量子物體的性質。這一突破為探索宇宙學或高能物理學領域的一些理論開辟了前所未有的機會。相關論文發(fā)表于29日出版的《自然·通訊》雜志。
從理論上講，包括極冷原子的集合，甚至整個宇宙在內的量子系統(tǒng)，應該包含被稱為拓撲缺陷的奇特物體，不過，這樣的缺陷很難制造并觀察。但芬蘭阿爾托大學研究人員找到了解決辦法。
他們首先將25萬個銣原子放入一個真空室內，然后用激光照射它們，以減慢其運動速度，并將其溫度降低到接近絕對零度。在此情況下，所有銣原子表現(xiàn)得像一個大的量子物體。由于擁有自旋這一量子特性，這個量子物體對磁場很敏感。隨后，研究團隊確定了正確磁場的方向和強度，以扭曲原子。
研究人員表示，這種方法以前曾被用來制造名為磁單極子的缺陷，這種粒子類似只擁有單極的磁體。在最新實驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)，幾毫秒后，他們創(chuàng)造出的每個磁單極子都擴展成一個擁有非常奇特性質的愛麗絲環(huán)。
這個愛麗絲環(huán)有一個特點：通過環(huán)或從環(huán)的側面看附近的磁單極子，同一個磁單極子的電荷看起來會有不同。所以，這個愛麗絲環(huán)會反轉所看到的物體的電荷。計算機模擬顯示，如果磁單極子穿過愛麗絲環(huán)，其電荷將完全反轉，比如從正變?yōu)樨摗?/p>
研究團隊計劃接下來創(chuàng)造出一個磁單極子和一個愛麗絲環(huán)，并讓其中一個穿過另一個，直接測試愛麗絲環(huán)的功能。
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