科學(xué)家創(chuàng)造出“量子球狀閃電”

新華社北京3月5日電　量子聽起來很高深，球狀閃電聽起來很科幻，兩者結(jié)合會得到什么？美國和芬蘭科學(xué)家最近宣布，他們在實驗室中創(chuàng)造出一種奇特的物理結(jié)構(gòu)，可能正是球狀閃電的量子版本。

球狀閃電在都市傳說和文學(xué)作品里十分常見，但可靠的科學(xué)觀測很少，其本質(zhì)尚無定論。有科學(xué)家認為，球狀閃電是一團等離子體，其磁場就像許多套在一起的封閉圓環(huán)組成的“結(jié)”，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，所以球狀閃電能維持幾秒甚至幾分鐘，壽命比普通閃電長得多。

美國阿默斯特學(xué)院、芬蘭阿爾托大學(xué)等機構(gòu)研究人員在新一期美國《科學(xué)進展》雜志上發(fā)表論文說，他們創(chuàng)造出的量子力學(xué)新結(jié)構(gòu)與上述理論中的電磁場結(jié)非常相似。該成果可能有助于在核聚變反應(yīng)堆中使等離子體球維持穩(wěn)定，促進受控核聚變研究。

新結(jié)構(gòu)是一種斯格明子，后者是一類相對穩(wěn)定、性質(zhì)類似粒子的物理結(jié)構(gòu)，幾十年前就有理論預(yù)言其存在，但近年來才在實驗中觀察到。此前發(fā)現(xiàn)的磁性斯格明子都是二維的，這項研究是首次創(chuàng)造出三維的斯格明子。

實驗中，研究人員把銣原子冷卻到極低溫度，轉(zhuǎn)變成玻色－愛因斯坦凝聚態(tài)，該狀態(tài)下的原子失去了個性，所有原子擁有相同的量子態(tài)，行動整齊劃一。用經(jīng)過特殊設(shè)計的電磁場影響這些原子，可使它們的一種量子屬性——自旋發(fā)生變化，組成三維斯格明子。自旋使原子的行為類似于微小磁鐵，因此斯格明子能夠模擬出球狀閃電模型里的電磁場結(jié)。