Uutiset

Ensimmäinen havainto kvanttimekaanisesta monopolista tehty

Julkaistu:
Aalto-yliopiston tutkijat havaitsivat yhdysvaltalaisten kollegoidensa kanssa ensimmäisenä maailmassa pistemäisen monopolin kvanttikentässä.
Kuva kokeellisesti luodusta Bosen-Einsteinin kondensaatista, jossa on monopoli (vasemmalla) ja vastaava teoreettinen ennustus (oikealla). Kirkkaampi väri tarkoittaa suurempaa hiukkastiheyttä ja värin eri sävyt kuvaavat atomien sisäistä spin-vapausastetta. Monopoli sijaitsee keskellä kondensaattia.

Tutkimustulos kytkeytyy monopolimagneetin tärkeisiin ominaisuuksiin, ja se julkaistiin juuri Science-lehdessä.

Tutkijat tekivät kokeen, jossa rubidium-atomeista muodostunutta kaasua muokattiin magneetittomassa tilassa lähes absoluuttisessa nollapisteessä. Nämä olosuhteet mahdollistivat yksittäisen monopolin luomisen kaasua kuvaavaan kvanttimekaaniseen kenttään.

”Magneetittomassa tilassa kaasun kenttään syntyi samankaltainen rakenne kuin miltä magneettinen monopolihiukkanen näyttää hiukkasfysiikan teorioissa.  Aikaisemmin olemme saaneet aikaan monopolin synteettiseen magneettikenttään, mutta monopolia ei ollut kaasua kuvaavassa kvanttikentässä. Nyt vihdoinkin näimme kvanttimekaanisen monopolin!” iloitsee dosentti Mikko Möttönen Aalto-yliopistosta.

”Magneetittomassa tilassa kvanttikenttään ei syntynyt virtauspyörrettä eikä synteettistä magneettisen monopolin kenttää. Näytteessä vallitsi kuitenkin magneettinen järjestys, jota saatoimme ohjata ulkoisen magneettikentän muutoksella”, jatkaa Möttönen.

”Jouduimme pitämään ulkoista magneettikenttää vakiona murto-osien tarkkuudella suhteessa maapallon magneettikenttään”, lisää professori David Hall Amherst Collegesta. ”Kokeellisesti suurin haasteemme oli muokata hallitusti tämän äärimmäisen kylmän kaasun tilaa. Jopa metallisten tavaroiden siirtely tai pienet häiriöt sähköverkossa voivat tehdä monopolien luonnista kiusallisen vaikeaa”, Hall jatkaa.

Tulos on suuri askel kvanttitutkimuksen etenemiselle. Monopolien ja muiden topologisten rakenteiden ymmärtäminen on tärkeää, koska niitä esiintyy varhaista maailmankaikkeutta kuvaavissa malleissa ja ne vaikuttavat useiden materiaalien kuten metallien ominaisuuksiin.

Magneettisen monopolihiukkasen löytymiseen on vielä matkaa. Nyt saavutettu tulos osoittaa, että kvanttimekaaninen monopolirakenne voi esiintyä luonnossa ja siksi vahvistaa magneettisen monopolin olemassaolon mahdollisuutta.

Science-artikkeli: M. W. Ray, E. Ruokokoski, K. Tiurev, M. Möttönen, and D. S. Hall
”Observation of isolated monopoles in a quantum field”
Linkki:

Katso tutkijaryhmän aikaisempi työ monopolista synteettisessä klassisessa kentässä:
“”, Nature 505, 657 (2014).

äپٴᲹ

Mikko Möttönen, dosentti, tekniikan tohtori
Aalto-yliopisto
Teknillisen fysiikan laitos, QCD Labs
mikko.mottonen*at*aalto.fi
p. +358 50 594 0950

Mikko Möttönen toimi työn teoreettisen ja laskennallisen osan johtajana. Teoreettiset ideat ja kokeiden tarkka mallinnus ja analyysi olivat erittäin tärkeitä monopolin syntetisoinnin onnistumiselle. Mallinnus toteutettiin :n ja Aalto-yliopiston (Aalto Science-IT project) tietokoneilla.

David S. Hall, professori
Amherst College
Department of Physics
dshall@amherst.edu
p. +1 413 542 2072

David Hall toimi työn kokeellisen osan johtajana. Kvanttimekaaniset monopolit luotiin prof. Hallin laboratoriossa Amherst Collegessa Yhdysvalloissa.

Rahoitus: Tämä materiaali perustuu työhön, jota tukee National Science Foundation, Suomen Akatemia huippuyksiköllään Laskennallinen nanotiede, Laskennallisten tieteiden tohtoriohjelma (FICS) ja Magnus Ehrnroothin säätiö.

  • äٱٳٲ:
  • Julkaistu:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Kolme ihmistä puistossa, taustalla vuoria. Yksi istuu penkillä, kaksi seisoo maisemaa katsellen.
۳ٱ𾱲ٲö, Tutkimus ja taide, Opinnot, Yliopisto Julkaistu:

Hae vierailevaksi professoriksi tai tutkijaksi Université Grenoble Alpes:iin

Unite!-yliopistoallianssiin kuuluva Université Grenoble Alpes (UGA) on avannut haun kansainvälisten tutkijoiden lyhytaikaisille vierailuille.
Keskellä valokuva Eloi Molinerista ja tiimitovereista konferenssin lavalla, ympärillä kuvat palkinnoista.
Palkinnot ja tunnustukset, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tutkijatohtori Eloi Moliner on tehnyt historiaa viisinkertaisena palkinnonsaajana

Eloi Moliner on yksi Aalto-yliopiston palkituimmista väitöskirjatutkijoista; haluamme juhlia hänen menestystään ja panosta signaalinkäsittelyn alalla.
Kaksi ihmistä, Matti Alahuhta ja Sari Baldauf, istuvat harmaissa nojatuoleissa tumman verhon edessä. Toinen pukeutunut siniseen pukuun, toinen ruskeaan mekkoon.
۳ٱ𾱲ٲö, Tutkimus ja taide, Opinnot, Yliopisto Julkaistu:

Kahden miljoonan lahjoitus Aalto-yliopiston uuteen monialaiseen kandidaattiohjelmaan – lahjoittajina Matti Alahuhta, Sari Baldauf, Antti Herlin ja Jorma Ollila

Monialainen kandidaattiohjelma yhdistää tekniikkaa, kauppatieteitä, taiteita ja suunnittelua.
Ohjelman ensimmäinen vuosikurssi aloittaa syksyllä 2027.
Henkilö, jolla on värikäs paita ja ruskea hattu, puhuu mikrofoniin, taustalla kuva metsänäkymästä.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tutkimus hyvinvoinnista osoittaa: vapaus valita tekee onnellisemmaksi – erityisesti vauraissa ja yksilökeskeisissä maissa

Autonomia eli kokemus siitä, että voi vaikuttaa omaan elämäänsä on yhteydessä hyvinvointiin kaikkialla maailmassa. Tuore tutkimus kertoo, että sen merkitys onnellisuudelle korostuu vauraissa ja yksilökeskeisissä maissa.