科学家在光束中创建斯格明子模型，验证60年理论粒子
伯明翰大学的科学家成功在光束中创建了某种基本粒子——斯格明子的实验模型。这一突破为物理学家提供了一个真实系统，展示了斯格明子的行为，该粒子最早由伯明翰大学数学物理学家托尼·斯格明教授于60年前提出。
斯格明的理论利用四维空间中球体的结构，保证了三维空间中斯格明子粒子的不可分性。理论认为，三维粒子状斯格明子能揭示宇宙早期起源、奇异材料物理或冷原子物理。然而，尽管研究超过50年，三维斯格明子在实验中极少被观测到。当前研究多聚焦于二维类比，显示出新技术应用前景。
在一项新研究中，伯明翰大学、兰卡斯特大学、德国明斯特大学和日本理化学研究所的国际合作团队首次展示了如何在三维空间测量斯格明子。研究负责人马克·丹尼斯教授表示：“斯格明子困扰并挑战物理学家数十年。虽然我们在二维研究上取得进展，但我们生活在三维世界。我们需要一个能建模斯格明子所有可能状态并可测量的系统。我们意识到光束可用于此目的，因为我们能精确控制其特性，将其作为建模平台。通过这种方法，我们能真正理解这些物体并实现其科学潜力。”
为创建模型，丹尼斯教授和丹尼卡·苏吉奇博士将光的标准描述——偏振（光波传播方向）和相位（光波振动位置）——用四维空间中的球体表示，这对斯格明最初的构想至关重要。这使得斯格明子场能被设计并工程化植入激光束中，在明斯特大学科内莉亚·登茨教授领导的实验中实现。团队利用尖端测量技术确定了斯格明子的精确结构。
苏吉奇博士表示：“从几何角度看，这些物体非常复杂。它们类似于一套相互咬合的环系统，整体形成粒子状结构。特别有趣的是斯格明子的拓扑特性——它们可被扭曲、拉伸或挤压，但不会分解。这种稳健性是科学家最感兴趣、欲加以利用的特性之一。”
传感器