奇異量子“愛麗絲環”首次造出為探索宇宙學理論提供新機會

芬蘭科學家通過操縱數十萬個極冷原子，首次制造出了名為“愛麗絲環”的奇特量子物體。這是一個環狀拓撲缺陷物體，它可改變穿過或透視它的量子物體的性質。這一突破為探索宇宙學或高能物理學領域的一些理論提供了新機會。相關論文發表于《自然·通訊》雜志。

從理論上講，包括極冷原子的集合，甚至整個宇宙在內的量子系統，應該包含被稱為拓撲缺陷的奇特物體，不過，這樣的缺陷很難制造并觀察。但芬蘭阿爾托大學研究人員找到了解決辦法。

他們首先將25 萬個銣原子放入一個真空室內，然后用激光照射它們，以減慢其運動速度，并將其溫度降低到接近絕對零度。在此情況下，所有銣原子表現得像一個大的量子物體。由于擁有自旋這一量子特性，這個量子物體對磁場很敏感。隨后，研究團隊確定了正確磁場的方向和強度，以扭曲原子。

研究人員表示，這種方法以前曾被用來制造名為磁單極子的缺陷，這種粒子類似只擁有單極的磁體。在最新實驗中，研究人員發現，幾毫秒后，他們創造出的每個磁單極子都擴展成一個擁有非常奇特性質的“愛麗絲環”。

這個“愛麗絲環”有一個特點：通過環或從環的側面看附近的磁單極子，同一個磁單極子的電荷看起來會有不同。所以，這個“愛麗絲環”會反轉所看到的物體的電荷。計算機模擬顯示，如果磁單極子穿過“愛麗絲環”，其電荷將完全反轉，比如從正變為負。

研究團隊計劃接下來創造出一個磁單極子和一個“愛麗絲環”，并讓其中一個穿過另一個，直接測試“愛麗絲環”的功能。