Учёным удалось смоделировать скирмион в луче света

23.11.2021, 18:00
Ученым из Бирмингемского университета удалось создать экспериментальную модель неуловимой фундаментальной частицы — скирмиона — в луче света.
Алена Ядвичук
Учёным удалось смоделировать скирмион в луче света
University of Birmingham

Прошло всего-то 60 лет с момента открытия и физики смогли смоделировать поведение скирмионов.

Изначальная идея Тони Скирма заключалась в том, что скирмион имеет сферическую структуру в 4-мерном пространстве. Это делалось для того, чтобы гарантировать неделимость частицы в 3-мерном пространстве.

Исследования скирмионов ведутся уже более 50 лет, но трехмерные скирмионы очень редко наблюдались в экспериментах. Самые современные исследования сосредоточены на двумерных аналогах. Но мы живем в трехмерном мире. Для реального эксперимента нужна система, которая могла бы моделировать скирмион во всех его возможных состояниях так, чтобы его можно было измерить. 

Что было сделано? Учёные использовали луч света в качестве основы для моделирования — они могут точно контролировать свойства света. Для этого стандартные характеристики света (например, поляризацию и фазу) выразили «в терминах» сферы в 4-мерном пространстве, что крайне важно для описания скирмиона. Это позволило спроектировать поле скирмиона и встроить его в луч лазерного света. Команда использовала самые точные из доступных сейчас экспериментальных методов для определения точной структуры скирмиона.

Эти объекты на самом деле довольно замысловаты с геометрической точки зрения. Они напоминают сложную систему взаимосвязанных колец —, но что особенно интересно, так это их топологические свойства. Их можно деформировать, растягивать или сжимать, но они не распадаются. Эта прочность — одно из свойств, в использовании которого ученые заинтересованы больше всего.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

©  Популярная Механика