科學家創造出“量子球狀閃電”

量子聽起來很高深，球狀閃電聽起來很科幻，兩者結合會得到什么？美國和芬蘭科學家最近宣布，他們在實驗室中創造出一種奇特的物理結構，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作品里十分常見，但可靠的科學觀測很少，其本質尚無定論。有科學家認為，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組成的“結”，結構比較穩定，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。

美國阿默斯特學院、芬蘭阿爾托大學等機構研究人員在新一期美國《科學進展》雜志上發表論文說，他們創造出的量子力學新結構與上述理論中的電磁場結非常相似。該成果可能有助于在核聚變反應堆中使等離子體球維持穩定，促進受控核聚變研究。

新結構是一種斯格明子，后者是一類相對穩定、性質類似粒子的物理結構，幾十年前就有理論預言其存在，但近年來才在實驗中觀察到。此前發現的磁性斯格明子都是二維的，這項研究是首次創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，轉變成玻色－愛因斯坦凝聚態，該狀態下的原子失去了個性，所有原子擁有相同的量子態，行動整齊劃一。用經過特殊設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。