Кульова блискавка — це рідкісне погодне явище, причини якого науці досі складно пояснити. Ця яскрава куля з’являється зазвичай під час блискавки й легко пурхає в повітрі. А це дуже сильно контрастує зі звичними нам загостреними та викривленими рогатками блискавки.

Скірміон

2 березня цього року світ побачила стаття дослідників з США та Фінляндії “Синтетичний електромагнітний вузол в тривимірному скірміоні“. В ній вони опублікували результати свого дослідження, в ході якого зв’язали поля переохолодженого квантового об’єкта в складний вузол або так званий “Шанкарський скірміон”. Вперше він був теоретизований ще в 1977 році, але досі ніхто не міг його штучно створити в лабораторії. Скірміон являє собою щільну групу кругових магнітних полів, в якій всі кола перетинаються з іншими рівно один раз. Щоб краще зрозуміти, що таке скірміон, уявіть, що у вас є два кільця, які ви зчепили одне з одним. Потім у вас з’являється все більше і більше кілець, і ви чіпляєте кожне нове до всіх наявних. Подібний вигляд мають магнітні поля скірміону. При цьому їх неможливо розділити, не зламавши кільце.

Проте між скірміоном і вашими кільцями є суттєва відмінність — він скручений. В ньому блокуючі лінії магнетизму повертаються вздовж своїх маршрутів двічі. І якби ви могли їхати вздовж них, то за весь свій шлях зробили б два повороти.

Як їм це вдалося?

“В домашніх умовах” дослідники створили скірміон з хмари атомів, яка була охолоджена аж до щільного згустку, відомого під назвою конденсат Бозе-Ейнштейна. Конденсат Бозе-Ейнштейна — це стан матерії, що виникає на межі абсолютного нуля. Тут межі атомів зливаються, і квантові ефекти починають відбуватися в масштабі, котрий людям не так складно виявляти та спостерігати.

Далі, з допомогою технологій, розроблених для побудови екзотичного класу квантових магнітів, вчені підштовхували спіни або магнітні орієнтації атомів, аж поки не з’явилися блокуючі кільця скірміону. В цей момент стало зрозуміло, що скірміон — це чи не найкраща модель для кульової блискавки.

Ще раніше, аж в 1996 році в Nature було вперше опубліковано припущення, що кульова блискавка виникає в результаті закручування в вузол магнітних полів довкола плазми звичайної блискавки, “замикаючи” її таким чином всередині себе. І як повідомили автори останнього дослідження, поля, що вони їх спостерігали довкола свого маленького скіміріона, відповідали зазначеній моделі. Таким чином, кульова блискавка може бути велетенським природнім скіміріоном.