Fisikawan dari Finlandia dan Amerika Serikat telah menciptakan dan memotret objek kuantum yang tidak biasa, semacam pusaran magnet, yang penampilan dan sifatnya mirip dengan petir bola biasa, menurut sebuah artikel yang diterbitkan dalam jurnal Science Advances.
“Sangat mengejutkan bahwa kami dapat membuat simpul elektromagnetik sintetis, petir bola kuantum, hanya menggunakan dua aliran arus listrik yang berlawanan arah. Semua ini menunjukkan bahwa petir bola alami jenis ini juga dapat terjadi akibat sambaran petir konvensional,”kata Mikko Möttönen dari Aalto University di Helsinki (Finlandia).
Bola petir adalah bola plasma pijar yang diisi dengan listrik. Mereka secara berkala muncul di atmosfer selama badai petir dan hidup lebih lama dari kilat biasa. Bagaimana tepatnya mereka muncul dan proses apa yang mengendalikan pergerakan mereka, para ilmuwan belum mengetahui dan telah berdebat tentang sifat mereka selama hampir satu setengah abad.
Möttenen dan rekan-rekannya menyarankan bahwa petir bola tidak hanya listrik, tetapi juga bersifat kuantum, menciptakan analogi lengkap dari "misteri alam" ini, bereksperimen dengan apa yang disebut skyrmions, objek khusus dari dunia kuantum.
Skyrmions adalah partikel materi hipotetis khusus dengan sifat magnet yang tidak biasa yang membuatnya terlihat seperti semacam "landak" atau pusaran mikroskopis. Ujung jarum "landak" atau tepi badai bermuatan positif, dan tubuh "binatang", atau episentrum badai, bermuatan negatif.
"Landak" kuantum semacam itu, menurut fisikawan, memiliki stabilitas yang sangat tinggi, yang memungkinkannya digunakan sebagai sel memori yang tahan lama dan ekonomis untuk komputer spin dan kuantum masa depan, serta komputer konvensional di zaman kita.
Ilmuwan belum menemukan atau menciptakan skyrmion "nyata", dan analog terdekat mereka adalah struktur dua dimensi khusus di dalam film tipis yang terbuat dari bahan magnetik atau zat khusus, seperti silisida mangan. Pusaran semacam itu muncul di dalamnya dengan sendirinya dalam kondisi khusus, misalnya, pada suhu yang mendekati nol mutlak.
Diagram dari skyrmion tiga dimensi, partikel kuantum / Lee et al. / Science Advances 2018.
Video promosi:
Fisikawan Finlandia dan Amerika telah menciptakan versi baru dari partikel-partikel ini, yang memiliki sifat tiga dimensi daripada dua dimensi, menggunakan substansi kuantum lain - yang disebut kondensat Bose-Einstein.
Ini adalah bentuk materi yang tidak biasa dalam sifatnya, mirip dengan gas dan cairan, yang berperilaku seperti satu atom raksasa dan memiliki sifat "atom" yang khas. Biasanya, para ilmuwan mendapatkannya dengan mendinginkan awan rubidium dan atom logam alkali lainnya ke suhu mendekati nol absolut.
Seperti yang ditemukan oleh Möttenen dan rekan-rekannya, atom buatan ini dapat diubah menjadi analog tiga dimensi dari skyrmion dengan menempatkannya di dalam medan magnet yang kuat dan mengubah posisi putaran setiap atom nyata di dalamnya dengan cara khusus. Ketika bidang ini "dimatikan", struktur kuantum khusus muncul di dalam kondensat Bose-Einstein, yang memiliki konfigurasi medan elektromagnetik yang sama yang dijalin menjadi simpul seperti petir bola.
Sifat tidak biasa utamanya, seperti yang dicatat oleh fisikawan, adalah bahwa ia ada dalam bentuk seperti itu dalam waktu yang sangat lama untuk sebuah objek kuantum, beberapa ratus mikrodetik. Hal ini, menurut Möttenen, menunjukkan bahwa skyrmion tiga dimensi bisa menjadi "inti" dari petir bola, yang juga hidup sangat lama dibandingkan dengan semburan petir biasa.
