الموجات المغناطيسية في غاز فائق البرودة تتصرف مثل حبال مرنة. يمكن لاثنين أو ثلاثة من هذه الحبال أن تتعاضد في عقدة واحدة تتنفس: تنضغط تارة وتنتفخ تارة أخرى، لكنها لا تنفك. تمكن العلماء لأول مرة من تجميع مثل هذه العقد في المختبر وتأكدوا من أن تنفسها يطابق الحسابات تمامًا.
يتكون الغاز من ذرات من نوعين لا يختلطان، مثل الزيت والماء. توصف الخصائص المغناطيسية لهذا الغاز بمعادلة تشبه معادلة الموجات على حبل. لهذه المعادلة حلول خاصة — سوليتونات، وهي موجات منفردة لا تتبدد. يمكن من هذه الموجات بناء حالات مركبة تشبه حزمة من عدة حبال.
تأثير نقطي ضعيف على مثل هذه العقدة يكسر تماسكها. تتفكك العقدة إلى حبال منفردة — سوليتونات أساسية. هذا التفكك يشبه العملية الرياضية العكسية: استعادة المكونات البسيطة من موجة معقدة. أظهرت التجربة أن السوليتونات المغناطيسية المركبة حقيقية، ويمكن إنشاؤها وتفكيكها إلى أجزاء.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2603.09357
We report the deterministic experimental realization and controlled fission of magnetic multi-soliton states in a uniform quasi-one-dimensional immiscible two-component Bose gas. We explore the Manakov regime, where the spin dynamics is well described by the easy-axis Landau-Lifshitz equation (LLE). The gauge equivalence between the easy-axis LLE and the attractive nonlinear Schr\"odinger equation (NLSE) enables the direct construction of magnetic multi-solitons from the well-known NLSE solutions. We observe the two- and three- soliton states, which exhibit robust breathing in quantitative agreement with integrable theory. By introducing a weak, localized perturbation, we controllably break integrability and induce the splitting of a two-soliton into its fundamental constituents. This process reveals the composite structure of multi-soliton states and realizes an experimental analog of the inverse scattering transform.
لاحظ المهندس جون سكوت راسل السوليتونات لأول مرة في عام 1834: فقد رأى موجة في قناة قطعت عدة كيلومترات دون أن يتغير شكلها.