L'un des concepts clés de la physique, et la science en général, est la notion de « champ » qui peut décrire la distribution spatiale d'une quantité physique. Par exemple, une carte météorologique montre les distributions de température et de pression (ceux-ci sont appelés champs scalaires), ainsi que la vitesse et la direction du vent (appelé champ vectoriel). Presque tout le monde porte un champ vectoriel sur la tête - chaque cheveu a une origine et une fin, tout comme un vecteur. Il y a plus de 100 ans, L.E.J. Brouwer a prouvé le théorème de la boule poilue qui stipule que vous ne pouvez pas peigner une boule poilue à plat sans créer de verticilles, tourbillons (vortex) ou cowlicks.

En magnétisme, les excitations élémentaires dans un champ vectoriel d'aimantation à deux dimensions ont la forme de tels tourbillons et sont appelées skyrmions. En allant dans le sens des aiguilles d'une montre autour du centre d'un tel vortex, nous pouvons observer, que les vecteurs attachés aux points suivants sur notre chemin peuvent tourner une ou plusieurs fois, dans le sens horaire ou antihoraire. La quantité qui décrit cette caractéristique s'appelle le tourbillon. Des skyrmions et des demi-skyrmions (mérons) de diverses vorticités peuvent être trouvés dans des systèmes physiques aussi différents que la matière nucléaire, Condensats de Bose-Einstein ou couches magnétiques minces. Ils sont également utilisés dans la description de l'effet Hall quantique, cyclone, anticyclones et tornades. Les configurations expérimentales sont particulièrement intéressantes, dans lequel on peut créer différents champs de vecteurs à la demande et étudier les interactions de leurs excitations.

Des scientifiques de l'Université de Varsovie, Université militaire de technologie, Université de Southampton, Institut Skolkovo à Moscou, et Institute of Physics PAS ont démontré comment structurer la lumière de telle sorte que sa polarisation se comporte comme un demi-skyrmion (meron). Pour y parvenir, la lumière a été piégée dans une fine couche de cristaux liquides entre deux miroirs presque parfaits, connue sous le nom de cavité optique. En contrôlant la polarisation de la lumière incidente et l'orientation des molécules de cristaux liquides, ils ont pu observer des mérons et des antimérons de premier et de second ordre (première observation expérimentale) (vorticité -2, -1, 1, et 2).

Une cavité optique relativement simple remplie d'un cristal liquide permet aux scientifiques de créer et d'étudier des états exotiques de polarisation de la lumière. Le dispositif peut potentiellement permettre de tester le comportement de ces excitations (annihilation, attraction ou répulsion des skyrmions et des mérons) sur une table optique lorsqu'ils sont combinés avec des matériaux optiquement réactifs plus exotiques. Reconnaître la nature de l'interaction entre ces objets peut aider à comprendre la physique de systèmes plus complexes, nécessitant des méthodes expérimentales plus sophistiquées (par exemple, des températures ultra-basses).