研究人員首次記錄了超流體氦-3中“弦系壁”的長期預測現象，這樣一個天體的存在，最初被宇宙學理論家所預見，可能有助於解釋宇宙大爆炸後是如何冷卻下來的。有了在實驗室重建這些結構的新能力，地球上的科學家們終於有了一種方法，可以更近距離地研究早期宇宙中可能發生的一些情況。這項研究結果將於2019年1月16日發表在《自然通訊》上。在此之前，阿爾託大學的低溫實驗室連續發生了兩次打破對稱性的相變。氦在大氣壓下仍然是液體，即使冷卻到絕對零度，在絕對零度時，所有其他物質都凍結成固體。
博科園-科學科普：氦不僅在低溫下保持液態，而且在足夠低的溫度下成為超流體，超流體材料的粘度基本上為零，這意味著它應該永遠流動而不損失能量。當被限制在納米結構的體積內時，研究人員可以利用同位素氦-3的超流體相來研究超流體中的半量子渦旋效應，在超流體中氦的流動量受到量子物理學定律的嚴格限制。研究的主要作者、阿爾託大學的博士生Jere Makinen說：我們最初認為，當降低溫度時，半量子渦旋會消失，事實證明，當氦-3樣品冷卻到半毫凱爾文以下時，它們(半量子渦旋)實際上是存在的，而非拓撲壁面出現了。
當液氦形成半量子渦旋時，其自旋矢量的表示。圖片：Ella Maru Studios
雖然物理壁不會阻礙流動，但非拓撲壁會改變氦的磁性。研究人員能夠利用核磁共振檢測到這些變化。在宇宙大爆炸後的最初幾微秒內，一些宇宙學家認為整個宇宙都經歷了對稱性斷裂的相變，就像納米結構體積內的超流體在冷卻時發生的那樣。該理論認為，超凝聚宇宙中的量子漲落或拓撲缺陷，如域壁和量子渦旋，在宇宙膨脹時被凍結在原地。隨著時間的推移，這些凍結的波動形成了我們今天所看到和居住的星系。能夠在實驗室裡創造這些物體，可能會讓我們對宇宙有更多的瞭解，以及它為什麼會以這種方式形成。
此外，這些颶風樣缺陷的結構也為拓撲量子計算的研究提供了一個潛在模型。雖然液態氦-3作為一種可工作計算機的材料維護起來過於困難和昂貴，但它為我們提供了一種可工作的模型來研究可能在更容易獲得的未來材料中使用的現象。這項新研究的合著者、退休教授格里戈裡·沃羅維克(Grigori Volovik)在上世紀70年代首次用V. P. Mineev預測了半量子渦旋。2016年在阿爾託低溫實驗室的氦超流體中首次發現了它們。
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