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
Tutkijat kehittivät uuden tavan mitata tartuttavuutta: verenmyrkytystä aiheuttava E. coli -suolistobakteeri voi levitä kuin influenssavirus11.12.2025 07:30:00 EET | Tiedote
Tutkimuksen tulokset osoittavat, että suolistossa asuvat mikrobit voivat käyttäytyä leviämisensä puolesta kuin virukset. Uusi malli tarjoaa keinon vertailla antibioottiresistenttien bakteerikantojen leviämistä populaatiossa.
Älykkäät tekstiilit uudistavat käsityksemme materiaaleista – ja lajienvälisestä viestinnästä10.12.2025 12:45:00 EET | Tiedote
Euroopan tutkimusneuvosto ERC:n rahoituksen saanut PAST-A-BOT-tutkimushanke kehittää pehmeitä, älykkäitä tekstiilejä, jotka voivat tulevaisuudessa toimia pelastusrobotteina, ääntä aistivina maataloustekstiileinä tai avustavina vaatteina – ja samalla uudistavat tavan, jolla ajattelemme materiaalitutkimusta.
Tuloerot kasvaneet lähes puolella maailman väestöstä – aiempaa tarkempi aineisto paljastaa myös alueellisia onnistumisia5.12.2025 12:00:00 EET | Tiedote
Uusi tutkimus tarjoaa maailmanlaajuisesti kattavimman kartoituksen siitä, miten maiden sisäiset tuloerot ovat muuttuneet kolmen vuosikymmenen aikana. Tulokset vahvistavat, että yli 3,6 miljardin ihmisen asuinalueilla tuloerot ovat kasvussa – mutta aineisto paljastaa myös paikkoja, joissa kuilua on onnistuttu kaventamaan.
Subnational income inequality revealed: Regional successes may hold key to addressing widening gap globally5.12.2025 12:00:00 EET | Press release
A new study visualises three decades of income inequality data, the most comprehensive worldwide mapping to be done at a subnational level. Confirming worsening income inequality for areas with over 3.6 billion inhabitants, it also reveals hidden ‘bright spots’ where policy may be closing the gap.
Tutkimus: Puu on betonia edullisempi rakennusmateriaali, kun myös päästöt hinnoitellaan3.12.2025 07:27:00 EET | Tiedote
Myrskylän hirrestä rakennetun koulun ja liikuntahallin kustannuksia verrattiin betonivaihtoehtoon – ja puu osoittautui selvästi edullisemmaksi, kun päästöille annettiin rahallinen arvo.
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