Bucles misteriosos en el tejido de la realidad: los físicos vislumbran por primera vez los 'anillos de Alicia': ScienceAlert

Finalmente se ha observado la formación de extraños bucles en el tejido de la realidad en un gas súper frío, brindando a los físicos la oportunidad de estudiar el comportamiento de un tipo bastante peculiar de magnetismo unilateral.

Conocidas como "anillos de Alicia", en honor a la famosa Alicia del "País de las Maravillas", las estructuras circulares fueron observadas mediante una colaboración entre investigadores de EE. UU. y Finlandia que ya cuenta con una larga lista de descubrimientos relacionados con las distorsiones en los campos cuánticos conocidos como monopolos topológicos.

Los monopolos, el equivalente aislado de un polo en un imán, realmente suenan como algo que Alicia habría visto en su búsqueda del conejo blanco. Cortar un imán por la mitad no logrará separar su norte del sur, pero teóricamente pueden surgir monopolos en la maquinaria cuántica que da lugar a diversas fuerzas y partículas.

Una versión del monopolo toma la forma de una partícula elemental, una que ha desafiado todos los intentos de identificarla y por lo tanto sigue siendo, por ahora, puramente hipotética.

Sin embargo, pueden surgir monopolios en otros entornos. La espuma de varios campos cuánticos puede dar lugar a su propio estilo de magnetismo unilateral mientras giran, tirando y tirando de sus alrededores para dar lugar a anomalías de corta duración que se destacan por un momento antes de desaparecer en la agitación una vez más. .

Como miembro de la Colaboración Monopole de la Universidad Aalto en Finlandia, el físico Mikko Möttönen está íntimamente familiarizado con toda una variedad de remolinos, cuerdas y enredos que pueden surgir en el tejido de un tejido cuántico.

En 2015, apenas un año después de demostrar la existencia de un monopolo topológico, Möttönen y sus colegas lograron triunfalmente observar uno de forma aislada por primera vez en un estado ultrafrío de átomos de rubidio llamado condensado de Bose-Einstein (BEC).

"Somos los únicos que hemos podido crear monopolos topológicos en campos cuánticos", explicó Möttönen a ScienceAlert.

"Después de crearlos, nos tomó algún tiempo estudiar también los nudos cuánticos y los skyrmions antes de poder observar de cerca lo que sucede con el monopolo topológico inmediatamente después de su creación".

Menos de dos años después de su observación inicial, la colaboración hizo un descubrimiento sorprendente: los monopolos podrían descomponerse en otros tipos.

En esta última investigación, los investigadores volvieron a observar cómo un monopolo topológico se fundía en otra cosa, sólo que esta vez el resultado final era más bien una pequeña puerta al País de las Maravillas: estructuras llamadas cuerdas de Alicia.

Las cuerdas de Alicia están estrechamente asociadas con los monopolos y se retuercen formando polos magnéticos unilaterales cada vez que se cierran formando bucles. Y esos bucles de cuerdas de Alice se conocen como anillos de Alice.

Sin embargo, mientras que los monopolos típicos pueden durar unas milésimas de segundo, los anillos Alice duran más de 80 milisegundos, unas 20 veces más.

"Desde lejos, el anillo de Alice parece un monopolo, pero el mundo adopta una forma diferente cuando se mira a través del centro del anillo", dice David Hall, físico del Amherst College de Estados Unidos.

Al igual que el propio espejo de Alicia, pasar a través del extraño bucle magnético en el campo cuántico de un BEC puede poner todo patas arriba. Otros monopolos que caen se invierten en sus versiones de espejo, volteando el anillo en su opuesto a medida que se deslizan.

Si bien el equipo aún tiene que observar esta inversión experimentalmente, captar la formación del anillo en la desintegración de un monopolo topológico es un progreso emocionante.

A nivel práctico, sólo podemos especular cómo se podría aplicar el hallazgo. Pero cuanto más aprendamos sobre la naturaleza inestable de los campos cuánticos, mejor podremos mapear sus aguas y comprender verdades más profundas de la realidad.

"En primer lugar, la creación de los anillos de Alice tiene una importancia fundamental", explica Möttönen a ScienceAlert.

"Arroja luz e inspiración para la búsqueda de los constituyentes más profundos del Universo, la materia y la información".

Esta investigación fue publicada en Nature Communications.