拓扑单极子是一种量子物理现象，可以衰变成所谓的“爱丽丝环”。

这个漩涡环以刘易斯·卡罗尔的著名女主的名字命名，它会翻转任何穿过它的单极子的磁荷，从而产生反单极子。

虽然这些环只持续80毫秒左右，但它们在宇宙学和高能物理学的研究中可能具有重大意义。

上个月，来自芬兰阿尔托大学和马萨诸塞州阿默斯特学院的科学家们创造了一个奇怪的量子物体，被称为“爱丽丝环”。为了向卡罗尔在《爱丽丝梦游仙境》中虚构的角色致敬，这个名字很贴切。这个衰变的单极子——一个只有一个磁极的粒子——打开一个“漩涡环”，翻转任何通过其中心的其他单极子的磁荷，形成一个“反单极子”。

“单极子和涡旋是基本的拓扑激励，出现在跨越巨大尺寸和能量尺度的物理系统中，从早期宇宙的浩瀚到实验室中向列液晶和超冷气体的微小液滴，”论文写道。“虽然涡旋和单极子的拓扑结构彼此不同，但在某些情况下，单极子可以自发地、连续地变形成涡旋环，并且具有通过它的单极子转化为反单极子的奇特性质。”

在物理世界中有几种被称为“单极子”的现象。磁单极子是由英国物理学家保罗·狄拉克在20世纪30年代首次提出的理论。尽管经过了一个世纪的探索(包括欧洲核子研究中心的大型项目)，它们仍然是一种假设的基本粒子。

然后，有拓扑单极子，它源于量子场，产生单极子的单侧磁性。Möttönen和他的同事大卫·霍尔在真空室中放置了25万个铷原子，用激光轰击它们以减缓它们的运动，并将温度降至几乎绝对零度，从而产生了所谓的玻色-爱因斯坦凝聚物，从而创造了拓扑单极子。一旦处于这种超冷状态，原子就像一个量子物体。

由于一种被称为自旋的量子特性(亚原子粒子的自旋与磁场相互作用并产生扭矩)，Möttönen和霍尔使用计算机模拟和数学模型来施加适量的磁力来产生缺陷，否则被称为拓扑单极子。

爱丽丝在仙境的冒险足以填满整整两本小说的篇幅，但这些量子缺陷非常短暂，只持续几毫秒。Möttönen将拓扑单极子比作在山顶上摇摇欲坠的蛋——任何轻微的破坏，比如声音，都能触发单极子开始衰变成爱丽丝环。但与单极子不同的是，爱丽丝环能够持续80毫秒——大约是单极子本身的20倍。

霍尔说:“从远处看，爱丽丝环看起来就像一个单极子，但当从环的中心窥视时，世界的形状就不同了。”

“从这个角度来看，一切似乎都是镜像的，就好像这个环是通往反物质世界的门户，而不是物质世界，”Möttönen补充道。“这是我们的合作第一次能够在自然界中创造爱丽丝环，这是一个巨大的成就。”

Möttönen、霍尔和团队其他成员的下一步是通过实验将单极子送入环中，亲眼目睹这种“镜子”反转，同时探索其在宇宙学和高能物理中的应用。