Группа физиков из Финляндии и США создала трехмерные скирмионы, в которых сочетаются электрические и магнитные поля. Как заявили ученные, модель схожа со строением шаровой молнии. Скирмионы — это особый тип квазичастиц: вихревые структуры с обратной намагниченностью. Скирмион представляет собой микроскопический вихрь, края которого заряжены положительно, а центр — отрицательно. До этого у физиков получалось создать только двумерные скирмионы внутри тонких плоских пленок на поверхностях магнитных материалов.
В новой работе ученым удалось получить трехмерную модель скирмиона, используя конденсат Бозе-Эйнштейна — квантовый газ, охлажденный до температур, близких к абсолютному нулю. Благодаря такому состоянию квантовые эффекты начинают работать на макроскопическом уровне. Физики использовали комбинацию из нескольких магнитных полей, и специально меняли положения спинов атомов, в результате чего получили необходимую структуру — кольцевые электрические и магнитные поля, завихренные вокруг центра. Такие скирмионы существуют всего несколько десятков долей миллисекунды. Показательно, что мы смогли создать искусственный электромагнитный узел, то есть квантовую шаровую молнию, всего лишь с помощью двух противоположно направленных потоков тока. Таким образом, это делает вероятным возникновение шаровой молнии при обычном грозовом разряде, заявил Микко Меттенен, руководитель финской команды исследователей. Стабильность таких квантовых структур может подтвердить возможность существования шаровых молний, время жизни которых значительно превышает длительность обычного электрического разряда в атмосфере. При этом, поскольку саму шаровую молнию получить в лабораторных условиях не удается, квантовый скирмионный аналог может стать полезным инструментом для изучения ее свойств.