Peililasin läpi: Kvanttilöytö tarjoaa portin maailmaan, jossa on aineen sijaan antimateriaa
Aalto-yliopiston ja Amherst Collegen tutkijat ovat havainneet ilmiön, jossa kvanttimekaaninen monopoli hajoaa rengasmaiseksi pyörteeksi.
"Tämä oli ensimmäinen kerta, kun pystyimme luomaan näitä niin kutsuttuja Liisan renkaita luonnossa. Se on valtava saavutus", professori Mikko Möttönen Aalto-yliopistosta sanoo.
Kuten nimestä voi päätellä, monopolit ovat yksinäinen vastine dipoleille eli kahden navan muodostamalle parille, jonka pohjoisnavalla on positiivinen varaus ja etelänavalla negatiivinen varaus. Monopoli sen sijaan kantaa vain joko positiivista tai negatiivista varausta.
Tutkijat loivat kvanttimonopolin muokkaamalla rubidium-atomeista muodostunutta kaasua magneetittomassa tilassa ja lähellä absoluuttista nollapistettä. Vaadittiin tällaiset ääriolosuhteet, jotta tutkijat pystyivät luomaan ulkoisen magneettikentän avulla pistemäisen monopolin. Kvanttimonopolit ovat luonteeltaan erittäin lyhytikäisiä ja hajoavat pienimmästäkin häiriöstä vain muutaman millisekunnin kuluttua syntymisestään. Tässä epävakaudessa ne hajoavat rengasmaiseksi pyörteeksi eli Liisan renkaaksi, joka tunnetaan englanniksi nimellä 'Alice ring'.
Aiemmin vain teoriassa tunnettu ilmiö on saanut nimensä Lewis Carrollin klassikkotarinoista, joissa Liisa seikkailee ensin ihmemaassa ja sitten peilimaailmassa. Renkaan ominaisuudet perustelevat omintakeista nimeä: kun Liisan renkaan keskipisteen läpi kulkee muita monopoleja, niiden varaukset muuttuvat päinvastaisiksi.
"Maailma saa toisenlaisen muodon, kun kurkistaa renkaan keskipisteen läpi", professori David Hall Amherst Collegesta kuvaa.
"Tästä perspektiivistä kaikki näyttää peilautuvan, ikään kuin rengas olisi portti maailmaan, jossa on aineen sijaan antimateriaa", Möttönen täydentää.
Peilautumisilmiötä ei ole vielä havaittu kokeissa, sillä vasta julkaistussa, osin kokeellisessa ja osin simulaatioihin perustuvassa tutkimuksessa onnistuttiin vasta ensimmäistä kertaa tarkastelemaan monopolin hajoamista Liisan renkaaksi. Renkaiden rakenne kuitenkin edellyttää myös peilautumisilmiön olemassaolon, Möttönen toteaa
"Tämä perustutkimus avaa uusia ovia sen ymmärtämiseen, miten nämä rakenteet toimivat maailmankaikkeudessa", Hall sanoo.
Tulokset julkaistiin tiistaina arvostetussa Nature Communications -lehdessä ja se on luettavissa täällä: https://www.nature.com/articles/s41467-023-40710-2.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Mikko Möttönen
Professori, Aalto-yliopisto
mikko.mottonen@aalto.fi
p. 050 594 0950
David S. Hall
Professori, Amherst College (USA)
p. +1 413 542 2072
Kuvat
Linkit
Tietoja julkaisijasta
Aalto-yliopistossa tiede ja taide kohtaavat tekniikan ja talouden. Rakennamme kestävää tulevaisuutta saavuttamalla läpimurtoja avainalueillamme ja niiden yhtymäkohdissa. Samalla innostamme tulevaisuuden muutoksentekijöitä ja luomme ratkaisuja maailman suuriin haasteisiin. Yliopistoyhteisöömme kuuluu noin 13 000 opiskelijaa ja yli 4 500 työntekijää, joista 400 on professoreita. Kampuksemme sijaitsee Espoon Otaniemessä.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Aalto-yliopisto
Tutkimus: Uusien rakennusten päästöistä 70 prosenttia tulee rakentamisesta – eikä sitä huomioida tarpeeksi30.6.2025 07:53:14 EEST | Tiedote
Energiatehokkuus ja uusiutuvan energian käyttö ovat vähentäneet uudisrakennusten elinkaaripäästöjä, mutta rakentamisen päästöt eivät ole laskeneet. Viheralueiden vaaliminen ja puurakentamisen suosiminen tekisi rakentamisesta kestävämpää, korostavat tutkijat.
Tutkimus: Seksuaali- ja sukupuolivähemmistöille myönteiset yritykset ovat selvästi innovatiivisempia18.6.2025 09:30:00 EEST | Tiedote
Yhdysvaltalaisia suuryrityksiä koskenut tutkimus kertoo, että patenttien määrä ja laatu kasvavat merkittävästi, jos yritys saa korkeat pisteet LGBTQ+-yhteisöä eli seksuaali- ja sukupuolivähemmistöjä tukevissa arvioinneissa.
Koneoppiminen tuo vallankumouksen tutkimukseen ja tuotekehitykseen – uuden tekoälyinstituutin johtajalle merkittävä EU-rahoitus17.6.2025 13:00:00 EEST | Tiedote
Uusi projekti ratkoo koneoppimisen keskeistä pullonkaulaa ja muodostaa myös yhden uuden ELLIS-instituutin tutkimuksen kulmakivistä.
A revolution for R&D with the missing link of machine learning — project envisions human-AI expert teams to solve grand challenges17.6.2025 13:00:00 EEST | Press release
Robust, deployable and collaborative machine learning (ML) methods are needed for artificial intelligence (AI) to become truly useful. This ERC-funded research aims to solve a major ML bottleneck and will form a cornerstone of the newly established ELLIS Institute Finland.
Väitöstutkimus: Suomen väestönsuojajärjestelmä on kansainvälisesti poikkeuksellisen kattava – kuumenevat kesät voivat kuitenkin haastaa sen toimivuutta12.6.2025 11:30:00 EEST | Tiedote
Vuosikymmenten aikana rakennetun suomalaisen väestönsuojajärjestelmän hinta vastaa vain noin kolmen vuoden puolustusbudjettia – ja se suojaa lähes koko väestön.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme