Peililasin läpi: Kvanttilöytö tarjoaa portin maailmaan, jossa on aineen sijaan antimateriaa
29.8.2023 12:45:00 EEST | Aalto-yliopisto | Tiedote
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 16 000 opiskelijaa ja 5 200 työntekijää, joista 446 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
Sähkön riittävyys voi olla koetuksella Suomessa jo 2030-luvulla – sähköautojen lataamisella merkittävä vaikutus22.6.2026 08:02:00 EEST | Tiedote
Tuoreen tutkimuksen mukaan sähköautojen yleistyminen ja sääriippuvainen sähköntuotanto voivat yhdessä lisätä tilanteita, joissa sähkö ei riitä kattamaan kulutusta Suomessa. Latauksen oikea ajoittaminen voi auttaa varmistamaan sähkön riittävyyden erityisesti talvella.
Edullinen ratkaisu 6G-katveeseen: tutkijoiden kehittämät metakidepaneelit ohjaavat langattomia signaaleja myös kulman taakse8.6.2026 12:00:00 EEST | Tiedote
Tutkijoiden kehittämät paneelit ohjaavat radioaaltoja fyysisten esteiden ympäri – ilman ylimääräistä elektroniikkaa, virtalähteitä tai aktiivista viritystä.
Ainutlaatuinen yhteisponnistus – Aalto-yliopistolle yhteensä 9 miljoonan euron lahjoitukset energiasiirtymän vauhdittamiseen8.6.2026 08:00:00 EEST | Tiedote
ABB:n, Fortumin, St1:n ja Walter Ahlströmin säätiön lahjoitukset käytetään uusien professuurien perustamiseen. Samalla lahjoitukset tukevat Aalto-yliopiston energiasiirtymän osaamiskeskuksen perustamista.
A unique joint effort – Aalto University receives €9 million in donations to accelerate the energy transition8.6.2026 08:00:00 EEST | Press release
Donations from ABB, Fortum, St1 and the Walter Ahlström Foundation will be used to establish new professorships. At the same time, the donations support the establishment of Aalto University House of Energy Transition.
Voiko tekoäly opettaa ihmisille empatiaa? Tutkijat ratkovat työelämän ristiriitoja digitaalisen kaksosen avulla4.6.2026 07:57:25 EEST | Tiedote
Tutkijat ovat kehittäneet menetelmän, jossa tiimistä luodun digitaalisen kaksosen eli peilikuvan avulla voi saada selville mahdollisia vuorovaikutushaasteita jopa ennen niiden syntymistä.
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