Гопфіон , або солітон Гопфа, — топологічний солітон. Це стабільна тривимірна локалізована конфігурація трикомпонентного поля з вузловою топологічною структурою. Іншими словами, гопфіон являє собою вузол в тривимірному безперервному полі одиничних векторів і його не можна розв'язати, не розрізавши. Має назву на честь німецького математика Гайнца Гопфа.

Гопфіони є тривимірними аналогами скірміонів, які демонструють подібні топологічні властивості в двовимірному просторі. Отже, оскільки гопфіони є тривимірними солітонами, їхня поведінка має бути подібною до частинок: солітон є рухливим і стабільним, тобто він захищений від розпаду енергетичним бар'єром. Він може бути деформований, але завжди зберігає цілочисельний топологічний , тобто загальний топологічний заряд системи (загальний індекс Гопфа) є константою.

Як правило, гопфіони описуються нелінійними диференціальними рівняннями в частинних похідних в фізичних системах, і навіть чисельні обчислення є дуже складними. Модель, яка підтримує гопфіони, було запропоновано наступним чином

Для стабілізації гопфіонів вимагаються члени похідних вищого порядку.

В теорії фізична природа гопфіонів може бути різною. Стабільні гопфіони були передбачені в межах різних фізичних платформ, включаючи теорію Янга-Мілса , надпровідність та магнетизм . Зокрема, Антоніо Раньяда показав, що існують рішення рівнянь Максвела із структурою, подібною до гопфіона.

Експериментальне спостереження Гопфіони спостерігалися експериментально https://newscenter.lbl.gov/2021/04/08/spintronics-tech-a-hopfion-away/ The Spintronics Technology Revolution Could Be Just a Hopfion Away – ALS News у багатошарах Ir/Co/Pt за допомогою рентгенівського магнітного кругового дихроїзму та в поляризації монохроматичного світла у порожньому просторі.

Див. також Скірміон Розшарування Гопфа

Посилання