Anelli misteriosi nel tessuto della realtà: i fisici vedono per la prima volta gli "anelli di Alice": ScienceAlert

Sono stati finalmente osservati strani anelli nel tessuto della realtà che si formano in un gas super freddo, offrendo ai fisici l'opportunità di studiare i comportamenti di un tipo piuttosto peculiare di magnetismo unilaterale.

Conosciute come "anelli di Alice" dal nome dell'Alice del "Paese delle Meraviglie", le strutture circolari sono state osservate da una collaborazione tra ricercatori negli Stati Uniti e in Finlandia che ha già una lunga lista di scoperte riguardanti le distorsioni nei campi quantistici noti come monopoli topologici.

L'equivalente isolato di un polo su un magnete, i monopoli sembrano davvero qualcosa che Alice avrebbe visto nella sua caccia al coniglio bianco. Tagliare un magnete a metà non riuscirà a separare il nord dal sud, ma teoricamente possono formarsi dei monopoli nel macchinario quantistico che dà origine a varie forze e particelle.

Una versione del monopolo prende la forma di una particella elementare, che ha sfidato tutti i tentativi di identificazione e quindi rimane, per ora, puramente ipotetica.

Tuttavia i monopoli possono emergere in altri contesti. La schiuma di vari campi quantistici può dare origine al proprio stile di magnetismo unilaterale mentre vorticano, tirano e strattonano ciò che li circonda per dare vita ad anomalie di breve durata che si distinguono per un attimo prima di svanire ancora una volta nella zangola. .

Come membro della Monopole Collaboration dell'Università Aalto in Finlandia, il fisico Mikko Möttönen ha una profonda familiarità con tutta una varietà di vortici, stringhe e grovigli che possono emergere nella trama di un tessuto quantistico.

Nel 2015, appena un anno dopo aver dimostrato l'esistenza di un monopolo topologico, Möttönen e i suoi colleghi sono riusciti trionfalmente a osservarne uno in isolamento per la prima volta in uno stato ultrafreddo di atomi di rubidio chiamato condensato di Bose-Einstein (BEC).

"Siamo gli unici che sono stati in grado di creare monopoli topologici nei campi quantistici", ha spiegato Möttönen a ScienceAlert.

"Dopo averli creati, ci è voluto del tempo per studiare anche i nodi quantistici e gli skyrmion prima di poter osservare da vicino cosa succede al monopolo topologico subito dopo che è stato creato."

Meno di due anni dopo la loro osservazione iniziale, i ricercatori hanno fatto una scoperta sorprendente: i monopoli potrebbero decadere in altri tipi.

In quest’ultima indagine, i ricercatori hanno nuovamente osservato un monopolo topologico fondersi in qualcos’altro, solo che questa volta il risultato finale era più simile a una piccola porta nel Paese delle Meraviglie: strutture chiamate stringhe di Alice.

Le corde Alice sono strettamente associate ai monopoli, e si attorcigliano in poli magnetici unilaterali ogni volta che si chiudono in anelli. E quegli anelli di stringhe di Alice sono conosciuti come anelli di Alice.

Tuttavia, mentre i tipici monopoli possono durare pochi millesimi di secondo, gli anelli di Alice restano in circolo per più di 80 millisecondi, circa 20 volte di più.

"Da lontano, l'anello di Alice sembra proprio un monopolo, ma il mondo assume una forma diversa quando si guarda attraverso il centro dell'anello", afferma David Hall, fisico dell'Amherst College negli Stati Uniti.

Come lo specchio di Alice, passare attraverso lo strano circuito magnetico nel campo quantistico di un BEC può capovolgere tutto. Altri monopoli che cadono si invertono nelle loro versioni speculari, girando l'anello nel suo opposto mentre scivolano avanti.

Anche se il team deve ancora osservare sperimentalmente questa inversione, osservare la formazione dell'anello nel decadimento di un monopolo topologico rappresenta un progresso entusiasmante.

A livello pratico, possiamo solo speculare su come potrebbe essere applicata la scoperta. Ma più impariamo sulla natura instabile dei campi quantistici, meglio potremmo essere in grado di mappare le loro acque e comprendere le verità più profonde della realtà.

"Innanzitutto, questa creazione degli anelli di Alice è di fondamentale importanza", dice Möttönen a ScienceAlert.

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