Secondo un articolo pubblicato sulla rivista Science Advances, i fisici finlandesi e statunitensi hanno creato e fotografato un insolito oggetto quantistico, una sorta di vortice magnetico, che è simile nell'aspetto e nelle proprietà a un normale fulmine globulare.
“È estremamente sorprendente che siamo stati in grado di creare un nodo elettromagnetico sintetico, un fulmine globulare quantistico, utilizzando solo due flussi di corrente elettrica diretti in modo opposto. Tutto ciò suggerisce che fulmini globulari naturali di questo tipo possono verificarsi anche a seguito di fulmini convenzionali , afferma Mikko Möttönen dell'Università Aalto di Helsinki (Finlandia).
I fulmini globulari sono sfere di plasma incandescente cariche di elettricità. Appaiono periodicamente nell'atmosfera durante i temporali e vivono molto più a lungo dei normali fulmini. Come si presentano esattamente e quali processi controllano il loro movimento, gli scienziati non lo sanno ancora e hanno discusso sulla loro natura per quasi un secolo e mezzo.
Möttenen e colleghi suggeriscono che il fulmine globulare non sia solo elettrico, ma anche di natura quantistica, creando un completo analogo di questo "mistero della natura", sperimentando i cosiddetti skyrmions, oggetti speciali del mondo quantistico.
Gli skyrmion sono speciali particelle ipotetiche di materia con proprietà magnetiche insolite che le fanno sembrare una specie di "riccio" o vortice microscopico. Le punte degli aghi di un simile "riccio" o il bordo di un uragano sono caricate positivamente e il corpo di un "animale", o l'epicentro di un uragano, è caricato negativamente.
Tali "ricci" quantistici, secondo i fisici, hanno una stabilità estremamente elevata, che consente loro di essere utilizzati come celle di memoria durevoli ed economiche per i computer di spin e quantistici del futuro, così come i computer convenzionali del nostro tempo.
Gli scienziati non hanno ancora scoperto o creato skyrmion "reali" ei loro analoghi più vicini sono strutture bidimensionali speciali all'interno di film sottili fatti di materiali magnetici o sostanze speciali, come il siliciuro di manganese. Tali vortici sorgono in essi da soli in condizioni speciali, ad esempio a temperature vicine allo zero assoluto.
Diagramma di uno skyrmion tridimensionale, quasiparticella quantistica / Lee et al. / Science Advances 2018.
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I fisici finlandesi e americani hanno creato una nuova versione di queste particelle, che ha una natura tridimensionale piuttosto che bidimensionale, utilizzando un'altra sostanza quantistica: il cosiddetto condensato di Bose-Einstein.
È una forma insolita di materia nelle sue proprietà, simile al gas e al liquido, che si comporta come un atomo gigante e ha proprietà "atomiche" tipiche. In genere, gli scienziati lo ottengono raffreddando una nuvola di rubidio e altri atomi di metalli alcalini a temperature vicine allo zero assoluto.
Come hanno scoperto Möttenen e i suoi colleghi, questo atomo artificiale può essere trasformato in un analogo tridimensionale di uno skyrmion posizionandolo all'interno di un forte campo magnetico e cambiando la posizione dello spin di ogni atomo reale al suo interno in un modo speciale. Quando questo campo è "spento", all'interno del condensato di Bose-Einstein appare una speciale struttura quantistica, che ha la stessa configurazione di campi elettromagnetici intrecciati in un nodo come un fulmine globulare.
La sua principale proprietà insolita, come osserva il fisico, è che esiste in tale forma per un tempo insolitamente lungo per un oggetto quantistico, diverse centinaia di microsecondi. Questo, secondo Möttenen, suggerisce che gli skyrmion tridimensionali possono essere il "nucleo" dei fulmini globulari, che vivono anche insolitamente a lungo rispetto alle normali scariche di fulmini.
