لدى العيوب الطوبولوجية الكمية أنواع وتصنيفات عديدة حيث أن كل تصنيف له ميزات خاصة ويعمل بشكل فردي، فيوجد عيوب كونية في فيزياء المادة المكثفة.
أنواع العيوب الطوبولوجية الكمية
- العيوب الطوبولوجية من النوع الكوني، هي ظواهر عالية الطاقة تعتبر غير عملية للإنتاج في تجارب الفيزياء المرتبطة بالأرض، ويمكن من الناحية النظرية ملاحظة العيوب الطوبولوجية التي نشأت أثناء تكوين الكون دون إنفاق كبير للطاقة.
- في نظرية الانفجار العظيم يبرد الكون من حالة أولية كثيفة وساخنة تؤدي إلى سلسلة من انتقالات الطور تشبه إلى حد كبير ما يحدث في أنظمة المادة المكثفة مثل الموصلات الفائقة، إذ تتنبأ النظريات الموحدة الكبرى بتكوين عيوب طوبولوجية مستقرة في بدايات الكون خلال هذه التحولات الطورية.
- واعتمادًا على طبيعة انهيار التناظر، يُعتقد أن العديد من السليتون قد تشكلت في الكون المبكر وفقًا لآلية “كيبل-زوريك”، حيث أن العيوب الطوبولوجية المعروفة هي:
1- الأوتار الكونية: هي خطوط أحادية البعد تتشكل عندما ينكسر التناظر المحوري أو الأسطواني.
2- جدران المجال: وهي أغشية ثنائية الأبعاد تتشكل عندما ينكسر تناظر منفصل في مرحلة انتقالية، حيث تشبه هذه الجدران جدران رغوة ذات خلية مغلقة، تقسم الكون إلى خلايا منفصلة.
- ومن المتوقع أن يكون للأقطاب الأحادية “وهي عيوب تشبه المكعب تتشكل عندما ينكسر التناظر الكروي” شحنة مغناطيسية، إما شمالاً أو جنوباً، وهكذا يطلق عليه عادةً أحادي القطب المغناطيسي، وتتشكل الأنسجة عندما تكون مجموعات التماثل أكبر وأكثر تعقيدًا مكسورة تمامًا، فهي ليست موضعية مثل العيوب الأخرى، وهي غير مستقرة.
- في فيزياء المادة المكثفة، توفر نظرية المجموعات المتجانسة بيئة طبيعية لوصف وتصنيف العيوب في الأنظمة المرتبة، حيث تم استخدام الطرق الطوبولوجية في العديد من مشاكل نظرية المادة المكثفة.
- وترتبط نظرية “هوموتوبي” (Homotopy) ارتباطًا وثيقًا باستقرار العيوب الطوبولوجية، ففي حالة عيب الخط، إذا كان من الممكن أن يتشوه المسار المغلق بشكل مستمر إلى نقطة واحدة، فإن العيب غير مستقر، وبخلاف ذلك يكون مستقرًا.
