Международная команда ученых создала экспериментальную модель квазичастиц скирмионов в луче света. Это впервые позволило измерить структуру скирмионов и оценить их топологические свойства. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Скирмион — квазичастица, представляющая собой наноскопическую вихревую структуру спинов, в которой спины в центре и на краю направлены в противоположных направлениях. Первоначально скирмион был математической моделью, предложенной британским физиком Тони Скирмом для моделирования барионов. Его идея включала использование сферы в четырехмерном пространстве для гарантии неделимой природы барионов в трех измерениях. Позже обнаружилось, что реальные скирмионы могут возникать в конденсате Бозе — Эйнштейна. Однако трехмерные скирмионы очень редко наблюдаются в экспериментах. В основном исследователи сосредотачивались на их двумерных аналогах.
Теперь ученые из Бирмингемского, Ланкастерского, Вестфальского университетов и Института RIKEN впервые продемонстрировали экспериментальную модель скирмионов в луче света. Для этого они перевели стандартное описание света — поляризацию и фазу — в описание сферы в четырехмерном пространстве. Это позволило воссоздать скирмионы в луче лазера и измерить их структуры.
«Эти объекты на самом деле довольно сложны с геометрической точки зрения, — говорит соавтор исследования Даника Сугич. — Они напоминают сложную систему взаимосвязанных колец, в целом образующих структуру, подобную частице. Что особенно интересно, так это топологические свойства скирмионов — они могут искажаться, растягиваться или сжиматься, но при этом не распадаются. Эта надежность — одно из свойств, которое больше всего привлекает ученых с практической точки зрения».
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Facebook и Twitter.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
