Cientistas da Universidade de Birmingham conseguiram criar um modelo experimental de um tipo indescritível de partícula fundamental chamada skyrmion em um feixe de luz.
A descoberta fornece aos físicos um sistema real que demonstra o comportamento dos skyrmions, proposto pela primeira vez há 60 anos por um físico matemático da Universidade de Birmingham, o professor Tony Skyrme.
A ideia de Skyrme usou a estrutura de esferas no espaço 4-dimensional para garantir a natureza indivisível de uma partícula skyrmion em 3 dimensões. Os skyrmions 3D parecidos com partículas são teorizados para nos contar sobre as origens do Universo ou sobre a física de materiais exóticos ou átomos frios. No entanto, apesar de serem investigados por mais de 50 anos, skyrmions 3D foram vistos muito raramente em experimentos. A pesquisa mais atual sobre skyrmions concentra-se em análogos 2D, o que se mostra promissor para novas tecnologias.
Em um novo estudo, publicado na Nature Communications, a colaboração internacional entre pesquisadores da Universidade de Birmingham, Lancaster, Münster (Alemanha) e RIKEN (Japão) demonstrou pela primeira vez como skyrmions podem ser medidos em três dimensões.
O professor Mark Dennis, que liderou a pesquisa, disse: “Skyrmions intrigam e desafiam os físicos há muitas décadas. Embora estejamos fazendo um bom progresso na investigação de skyrmions em 2D, vivemos em um mundo 3D. Precisamos de um sistema que possa modelar um skyrmion em todos os seus estados possíveis de uma forma que pudesse ser medida. Percebemos que um feixe de luz poderia ser aproveitado para este propósito porque somos capazes de controlar de perto suas propriedades, e então usá-lo como uma plataforma para modelar nossos skyrmions. abordagem, podemos começar a realmente compreender esses objetos e perceber seu potencial científico. ”
Para criar seu modelo, a Dra. Danica Sugic e o Professor Dennis, da Escola de Física e Astronomia da Universidade, lançaram a descrição padrão da luz, a polarização (direção em que as ondas de luz viajam) e a fase (a posição das ondas de luz ‘vibração) em termos de uma esfera no espaço 4-dimensional, crucial para a visão original de Skyrme. Isso permitiu que o campo do Skyrmion fosse projetado e transformado em um feixe de luz laser em um experimento conduzido pela Professora Cornelia Denz, da Universidade de Münster. A equipe usou medições de ponta para determinar a estrutura precisa do skyrmion.
“Esses objetos são na verdade bastante complexos, de um ponto de vista geométrico”, disse o Dr. Sugic. “Eles se assemelham a um sistema complexo de anéis interligados, com o todo formando uma estrutura semelhante a uma partícula. O que é particularmente interessante são as propriedades topológicas do skyrmion – eles podem ser distorcidos, esticados ou comprimidos, mas não se separam. Esta robustez é uma das propriedades que os cientistas estão mais interessados em explorar. “
Publicado em 24/11/2021 01h39
Artigo original:
Estudo original: