Магнитные волны в сверххолодном газе ведут себя как упругие жгуты. Два или три таких жгута могут сплестись в один узел, который дышит: то сжимается, то раздувается, но не расплетается. Учёные впервые собрали такие узлы в лаборатории и убедились, что их дыхание точно совпадает с расчётами.
Газ состоял из атомов двух сортов, которые не смешиваются, как масло с водой. Магнитные свойства этого газа описываются уравнением, похожим на уравнение для волн на верёвке. Это уравнение имеет особые решения — солитоны, одиночные волны, которые не расплываются. Из них можно собрать составные состояния, похожие на связку из нескольких верёвок.
Слабое точечное воздействие на такой узел разрушает его целостность. Узел распадается на отдельные жгуты — фундаментальные солитоны. Этот распад похож на обратную математическую операцию: по сложной волне восстановить её простые составляющие. Опыт показал, что составные магнитные солитоны реальны, их можно создавать и разбирать по частям.
как её написали авторы, на английском 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.
Солитоны впервые заметил в 1834 году инженер Джон Скотт Рассел: он увидел волну в канале, которая прошла несколько километров, не изменив форму.