סוליטון הוא גל ממוקם במרחב המתקדם ללא שינוי צורתו, למרות קיומה של נפיצה. התנהגותו דומה לזו של חלקיק כיוון שהוא שומר על זהותו גם כאשר הוא מתנגש בסוליטונים אחרים. הסוליטון הוא אחד המאפיינים הבולטים של משוואות גלים לא-לינאריות וצורתו נקבעת מתוך איזון בין נטיית הנפיצה להרחיב את חבילת הגלים לנטיית האפקטים הלא-לינאריים לצמצמה.סוליטונים יכולים להיווצר בכל מקום. ב-1830, מדען סקוטי בשם ג'ון סקוט ראסל גילה אותם לראשונה כאשר הוא רכב לאורך תעלה צרה, שם הוא ראה גל ששומר על צורתו על פני מרחק גדול, במקום לגווע ולהיעלם. התופעה ה- "סינגולרית ויפה", כפי שראסל תיאר אותה, נצפתה מאז, נוצרה ונוצלה במערכות רבות, כולל גלי אור בסיבי טלקומוניקציה אופטיים, בגלים ויבראציונים שעוברים דרך גבישים אטומיים, ואפילו בגלים הנוצרים מעיבוי בוז-איינשטיין (BEC), מצב אולטרה-קר של החומר שגורם למספר חלקיקים להיות באותו מצב יסוד. אטומים בעיבוי בוז-איינשטיין יכולים להצטופף ביחד וליצור גל יחיד גדול שעובר דרך הגז. בנוסף, גלים אטומיים בעיבוי בוז-איינשטיין יכולים להתפצל ולבצע התאבכות בונה זה עם זה, או התאבכות הורסת. בבוז-איינשטיין עם אינטראקציות חלשות בין האטומים, נוצרים "סוליטונים-אפלים", גלים ארוכי-טווח שמיצגים את החסרים של האטומים שמתפזרים בתוך הגז, וסוליטונים "מאירים" (כאלה שבאמת נושאים חומר).

תיאורטיקאים מהמכון לחקר קוונטים (JQI), בשיתוף פעולה עם המכון הלאומי לסטנדרטים וטכנולוגיה (NIST), אוניברסיטת מרילנד, ומדענים הודים, מאמינים שאולי ישנו סוג נוסף של סוליטונים, שאותם מצפים למצוא אותם בגזים אולטרה-קרים מסוימים, שהם אף יותר מיוחדים.הסוליטונים החדשים לא עוסקים רק בגלים נדירים באטומים נמוכי טמפרטורה, הם גם יספקו תובנה מעמיקה בנוגע למערכות פיזיקליות אחרות, כולל היקום הקדום.

באמצעות שיטה תיאורטית חדשה בעבודתם של החוקרים, הם חוזים סוליטון אף יותר אקזוטי ו”אל-מותי”, שעוד לא נצפה מעולם במערכת פיזיקאלית. הסוליטון החדש יכול להתרחש בעיבוי בוז-איישנטיין שנוצר ע"י "בוזונים קשיחים"- אטומים שדוחים זה את זה בחזקה ולכן משפיעים זה על זה באופן חזק- הם מאורגנים במבנה דמוי קרטון ביצים שמכונה גם "סריג אופטי".

ב-1990, אחת ממחברי המחקר, רדהה בלאקרישנאן מהמכון למדע מתמטי בהודו, כתבה תיאור מתמטי של הסוליטונים החדשים הללו, בהקשר של התנהגות עיבוי בוז-איינשטיין בגז אטומים בעל אינטראקציות חזקות. באמצעות תצפיות על עיבוי בוז-איינשטיין, המדענים הבינו לאחרונה שמשוואותיה של בלאקרישנאן מציגות תיאור כמעט מושלם של עיבוי בןז-איינשטיין באטומים בעלי אינטראקציה חזקה, ובנוסף הם גילו שסוג הסוליטונים המיוחד הזה באמת קיים. בעוד שכל הסוליטונים המוכרים עד היום גוועים כאשר מהירותם מתקרבת למהירות הקול, סוליטון זה שורד, ושומר על האמפליטודה שלו גם במהירויות הקול. כאשר אטומים מתקררים למצב של בוז-איינשטיין הם מיצגים שלב מעבר (כמו שלב מעבר פאזה בין קרח למים), הסוליטונים החדשים יכולים לשרת ככלי חשוב להבנה טובה יותר של מעברי פאזה, ובין היתר גם כאלו שלקחו חלק ביקום הקדום, בזמן ההתרחבות וההתקררות.

אם מדענים יגלו דרך ליצור סוליטון "אל-מותי" כזה, הדבר יכול לספק חלון הזדמנויות חדש לחקירת התנהגותן של מערכות קוונטיות בעלות התנהגות אינטראקציות חזקה , כגון על-מוליכים בטמפרטורה גבוהה ומגנטים.

 http://www.hayadan.org.il/wp/physicists-predict-new-form-of-soliton-in-ultracold-gases-2912091/

 http://www.sciencedaily.com/releases/2009/12/091217102256.htm

 עוד על סוליטונים: