【博科园-科学科普（关注“博科园”看更多）】阿默斯特学院(Amherst College)和阿尔托大学(Aalto University)的科学家们首次在量子气体中创建了一个三维的skyrmion。skyrmion在40年前就有了理论预测，但直到现在才被实验观测到。在极其稀少和冷的量子气体中，物理学家创造了由组成原子的磁矩或自旋组成的结。这些结表现出许多球状闪电的特征，一些科学家认为这是由一股错综复杂的电流组成的。这种结的持续存在可能是为什么球闪电，一个等离子球，与闪电相比，寿命长得惊人的原因。新的研究结果可能会激发新的方法，使等离子体在聚变反应堆的稳定球中保持完整。
新量子粒子概念图，图片版权：Heikka Valja
阿尔托大学(Aalto University)的理论研究负责人米科莫特根(Mikko Mottonen)博士说：可以创造出一个合成的电磁结，即量子球闪电，本质上只有两个反向循环的电流。因此正常的闪电攻击可能会产生一种自然的球状闪电。Mottonen还记得曾目睹过一个球状闪电在他祖父母家短暂的闪耀。关于球状闪电的观察在整个历史中都有报道，但物理证据很少。量子气的动力学与带电粒子对球状闪电的电磁场的响应相匹配。
阿默斯特学院(Amherst College)实验研究负责人戴维霍尔(David Hall)教授解释说：量子气被冷却到一个非常低的温度，形成一个玻色-爱因斯坦凝聚态：气体中的所有原子都处于最小能量状态。，该州的行为不像普通气体，而是像一个单一的巨型原子。skyrmion是首先通过极化每一个原子的自旋来在一个应用的自然磁场上指向上方来创造的。然后，应用的场突然改变了，在这种情况下，场消失的点出现在冷凝物的中间。因此原子的自旋开始在它们各自所在位置的应用场的新方向上旋转。由于磁场在磁场零点附近的所有可能方向上都指向，所以旋转的风就会变成一个结。
skyrmion的打结结构由连接的环路组成，每一个旋转都指向一个固定的方向。这个结可以松开或移动，但不能解开。这是为什么这是一个天幕，而不是一个量子结，它不仅是旋转扭曲，而且是冷凝风的量子相位反复出现。如果自旋的方向在空间中发生变化，冷凝物的速度与磁场中带电粒子的反应速度一样。这种打结的自旋结构产生了一个打结的人工磁场，它正好与球状闪电模型中的磁场相匹配。需要更多的研究来确定是否也有可能用这种方法制造出真正的球状闪电。进一步的研究可能会导致找到一种解决方案，使等离子体保持高效，并使聚变反应堆比现在更稳定。
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参考：Science Advances
内容：经“博科园”判定符合今主流科学
来自：阿尔托大学
编译：光量子
审校：博科园
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