Эти кольца из множества сверххолодных атомов могут модифицировать квантовое состояние частиц, проходящих сквозь них. И даже если просто наблюдать за квантовыми объектами через «кольцо Алисы», те изменят свои наблюдаемые характеристики.
В физике существует понятие топологических дефектов — явлений, возникающих при спонтанном нарушении симметрий в различных средах. К примеру, это может произойти во время фазовых переходов в твердых телах или под воздействием внешних полей. Обычно топологический дефект — небольшая структура в конденсированной среде: кристаллы, жидкие кристаллы, сверхтекучие жидкости, сверхпроводники. Предполагается, что подобные структуры могли существовать и гораздо более крупными масштабами в ранней Вселенной, хотя ряд физиков сомневается в этом.
Топологические дефекты бывают различными: нульмерными, например точечными, такими как монополи и скирмионы. Одномерными называются линейные дефекты, к примеру, квантованные вихри в сверхтекучих жидкостях и сверхпроводниках. вихри Абрикосоваи упорядоченное расположение атомов, а также вихри в кристаллах.
Помимо упомянутых ранее дефектов, таких как квантовые струны, другие топологические дефекты не были обнаружены экспериментально, что вызывает сомнения в их существовании у многих учёных. Необходимо отметить, что реализация многих предсказанных топологических дефектов в сгущённых средах экспериментально сложна. Каждый новый тип дефекта, открытый опытом, привлекает внимание множества исследовательских групп во всём мире.
Группа финских учёных провели сложный эксперимент. Результаты опубликованы в журнале. Nature Communications, они описалиСоздана структура из 250 тысяч атомов рубидия, представляющая собой сверхкомпактное образование. Для достижения нужных квантовых эффектов необходимо охлаждение до сверхнизких температур, близких к абсолютному нулю. Такую температуру получить невозможно обычным методом охлаждения. Авторы исследования понизили температуру атомов в вакууме путем торможения их лазерными импульсами.
Приводя атомы к такому состоянию, все они стали вести себя как один квантовый объект. Его состояние можно было изменять внешним магнитным полем. Ученые создали монополь в среде и наблюдали, как тот спонтанно деформируется в вихревое кольцо — «кольцо Алисы».
Согласно моделированию, прохождение объекта через «кольцо Алисы» или наблюдение за ним через него приведет к изменению знака его заряда на противоположный. Ученые стремятся научиться пропускать монополи (практически нульмерные объекты) через такое кольцо и фиксировать изменение знака их заряда с точки зрения наблюдателя. Это позволит перейти от создания «кольца Алисы» к подтверждению давно предсказанных экзотических возможностей.