De 'Skyrmion' mag het mysterie van de bliksem hebben opgelost

Wetenschappers bonden de magnetische velden van een onderkoeld kwantumobject in een complexe knoop. En wat ze vonden, heeft misschien eindelijk het eeuwenoude raadsel van balbliksem opgelost, lichtgevende bollen die soms in de atmosfeer blijven hangen tijdens onweersbuien.

Die bizarre knoop was een kwantumobject dat een "Shankar-skyrmion" werd genoemd en dat voor het eerst in 1977 werd getheoretiseerd, maar dat niemand ooit in een laboratorium had kunnen genereren. Een skyrmion is een strak geclusterde groep van cirkelvormige magnetische velden, waarbij elke cirkel exact één keer een cirkel met elkaar kruist, de onderzoekers exposeerden in een artikel dat op 2 maart in Science Advances werd gepubliceerd. [Twisted Physics: 7 Mind-Blowing Findings]

Bedenk wat er gebeurt als u een sleutelring om een ​​andere sleutelring haakt. Stel je dan voor steeds meer ringen toe te voegen en elke nieuwe aan alle bestaande ringen te hangen. De resulterende vorm zou eruit zien als de magnetische velden van de skyrmion - onmogelijk om uit elkaar te trekken zonder de ringen te breken.

Maar de skyrmion is anders dan die sleutelhangers op een kritische manier: het is verwrongen. De in elkaar grijpende lijnen van magnetisme keren langs hun route, tweemaal. Als je met een heel klein atoomzoekend ruimteschip zou vliegen, zou je twee kurkentrekkers over de hele lengte van het circuit doen.

De onderzoekers bouwden het skyrmion uit een wolk van atomen onderkoeld tot een dichte klodder die een "Bose-Einstein-condensaat" wordt genoemd - een toestand van materie die tevoorschijn komt aan de rand van het absolute nulpunt, waar de grenzen tussen atomen samensmelten, en kwantumeffecten beginnen te gebeuren op een schaal die mensen gemakkelijker kunnen waarnemen en waarnemen.

Met behulp van technieken die zijn ontwikkeld om een ​​exotische klasse van kwantummagneet te bouwen, stuwden de onderzoekers de spins, of magnetische oriëntaties, van de atomen in het condensaat totdat de in elkaar grijpende ringen van de skyrmion tevoorschijn kwamen.

Toen werd duidelijk dat de skyrmion een goed model zou kunnen zijn voor balbliksem.

Ball lightning, zoals eerder beschreven in Live Science, is een zeldzaam en slecht begrepen weerfenomeen waar een kleurrijke gloeiende bol verschijnt - meestal tijdens een onweersbui - en lijkt te schaatsen door de lucht, ver boven de grillige bliksemflits die mensen gewend zijn.

Al in 1996 stelde een artikel in Nature voor dat de bliksemschicht het gevolg zou kunnen zijn van de magnetische velden rond het plasma van een bliksemschicht die in een knoop krult en het binnenin opsluit, en stelde een model voor hoe die geknoopte velden eruit zouden kunnen zien.

De onderzoekers meldden dat de velden die ze waarnamen rond hun koude kleine skyrmion overeenkwamen met het model dat in dat document werd voorgesteld, wat suggereert dat hete balbliksem in feite een gigantische, van nature voorkomende skyrmion kan zijn.