वान गॉग की प्रसिद्ध पेंटिंग "स्टारी नाइट" ने सौ वर्षों से भी अधिक समय से अनगिनत कला प्रेमियों के दिलों को छू लिया है। घूमता हुआ और अशांत रात का आकाश भौतिकी में क्वांटम अशांति की बनावट के साथ एक दिलचस्प प्रतिध्वनि प्रतीत होता है। जापान में ओसाका पब्लिक यूनिवर्सिटी और कोरिया इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी की एक शोध टीम ने पहली बार क्वांटम तरल पदार्थों में "क्वांटम केल्विन-हेल्महोल्ट्ज़ अस्थिरता" (केएचआई) देखी, और एक नई भंवर संरचना की खोज की जो "तारों वाले आकाश" में अर्धचंद्र जैसा दिखता है, अर्थात् विलक्षण भिन्नात्मक स्किर्मियन्स (ईएफएस)।
इस घटना की सैद्धांतिक रूप से दशकों पहले भविष्यवाणी की गई थी, लेकिन प्रयोगात्मक रूप से इसे कभी भी प्रत्यक्ष रूप से नहीं देखा गया। प्रासंगिक पेपर "प्रकृति भौतिकी" के नवीनतम अंक में प्रकाशित हुआ था।
शास्त्रीय द्रव यांत्रिकी में केएचआई एक महत्वपूर्ण घटना है। जब दो तरल पदार्थ अलग-अलग गति से सीमा पर मिलते हैं, तो तरंगें और भंवर बनते हैं। यह घटना हवा से उड़ने वाली लहरों, घुमड़ते बादलों और यहां तक कि तारों वाली रात के घूमते आकाश में भी पाई जा सकती है। शोध दल ने पूछा: क्या क्वांटम तरल पदार्थों में भी इसी तरह की अस्थिरता हो सकती है?
इस विचार का परीक्षण करने के लिए, टीम ने लिथियम परमाणु गैस को पूर्ण शून्य के करीब ठंडा किया, एक बहु-घटक बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (क्वांटम सुपरफ्लुइड) तैयार किया, और इसमें अलग-अलग गति के साथ दो तरल पदार्थ बनाए। उनके इंटरफ़ेस पर, एक लहरदार उंगली के आकार की संरचना पहली बार दिखाई दी, जो शास्त्रीय अशांति के समान थी; फिर, क्वांटम यांत्रिकी और टोपोलॉजिकल नियमों की कार्रवाई के तहत, विशेष भंवर उत्पन्न हुए।
टीम ने पाया कि ये भंवर एक पूर्व अज्ञात टोपोलॉजिकल दोष हैं जिन्हें एक्सेंट्रिक फ्रैक्शनल स्किर्मियन्स के रूप में जाना जाता है। सामान्य सममित, केन्द्रित स्किर्मियन्स के विपरीत, ईएफएस मेनिस्कस के आकार का होता है और इसमें एम्बेडेड विलक्षणताएं होती हैं। ये बिंदु मूल स्पिन संरचना को तोड़ देते हैं, जिससे तीव्र विकृति उत्पन्न होती है। उन्होंने कहा कि "तारों वाला आकाश" पेंटिंग के ऊपरी दाएं कोने में अर्धचंद्र एक ईएफएस जैसा दिखता है।
स्किर्मियन्स की खोज सबसे पहले चुंबकीय सामग्रियों में की गई थी। अपनी उच्च स्थिरता, छोटे आकार और अद्वितीय गतिशील गुणों के कारण, उन्होंने स्पिंट्रोनिक्स और मेमोरी के क्षेत्र में बहुत अधिक ध्यान आकर्षित किया है। सुपरफ्लुइड्स में एक नए प्रकार के स्किर्मियन की खोज न केवल संबंधित प्रौद्योगिकियों के लिए नए विचार प्रदान करती है, बल्कि क्वांटम सिस्टम की समझ का विस्तार करने में भी मदद करती है।
टीम भविष्य में KHI-संचालित इंटरफ़ेस तरंगों की तरंग दैर्ध्य और आवृत्ति के बारे में 19वीं सदी की सैद्धांतिक भविष्यवाणियों को सत्यापित करने के लिए उच्च-सटीक माप आयोजित करने की योजना बना रही है।