Fizikai stebi kolektyvinio elgesio atsiradimą.

Atlikėjo įspūdis: šešios atomų poros lazerio spindulio židinyje. Kreditas: Jonas Ahlstedtas / Lundo universiteto bioįvaizdavimo centras (LBIC).

Fazinis perėjimas apibūdina didelį makro sistemos savybių pokytį, pavyzdžiui, perėjimą nuo skysčio prie dujų. Heidelbergo universiteto fizikams pavyko stebėti tokios transformacijos atsiradimą didėjant dalelių skaičiui iš itin aukštos temperatūros atomų. Tyrimai buvo atlikti kvantinės fizikos srityje, prižiūrint prof. Dr. Selimas Jo Kim iš Fizikos instituto

Norint suformuluoti efektyvią fizikos teoriją, mikroskopinės detalės apibrėžiamos stebint makroskopinius dydžius. Vandens puodelį galima paaiškinti tokiomis savybėmis kaip slėgis, temperatūra ir skysčio tankis, o kiekvienos vandens molekulės vieta ir greitis nėra susiję. Fazinis poslinkis apibūdina makrosistemos perėjimą iš vienos materijos būsenos, tokios kaip skystis, į kitą materijos būseną, pavyzdžiui, dujas. Makro sistemos, dar vadinamos daugiapartine kūno sistema, ypatybes galima apibūdinti kaip atsirandančias dėl atskirų komponentų, kurie patys neturi šių savybių, sąveikos.

„Man jau seniai įdomu, kaip dėl mikroskopinio aprašymo gali atsirasti puikus makrofazių perėjimas“, – sakė Selimas Jo Kim. Norėdami atsakyti į šį klausimą, mokslininkai sukūrė eksperimentą, kurio metu jie surinko sistemą iš atskirų ultragarsių atomų. Jie naudojo šį kvantinį treniruoklį, kad ištirtų, kaip mikroskopinėse sistemose vyksta kolektyvinis elgesys. Todėl jie užfiksuoja iki dvylikos atomų griežtai sufokusuotame lazerio spindulyje. Šioje dirbtinėje sistemoje galima nuolat koreguoti atomų sąveikos stiprumą nuo pasyvumo iki didžiausio energijos lygio sistemoje. „Tam tikra prasme dalelių skaičius sistemoje yra pakankamai mažas, kad būtų galima apibūdinti mikroskopinę sistemą. Kita vertus, bendras poveikis jau akivaizdus “, – paaiškina Luca Bayha, profesoriaus Jo Kim komandos postdokatas.

Savo eksperimente Heidelbergo fizikai sukonfigūravo kvantinį treniruoklį taip, kad atomai pritrauktų vienas kitą, o jei gravitacija yra pakankamai stipri, sukurkite porą. Šios atomų poros yra būtinos sudedamosios dalys, kad fazė pereitų į super skysčius – būseną, kurioje dalelės teka be trinties. Šiandienos eksperimentuose pagrindinis dėmesys skiriamas tada, kai susiejimas vyksta kaip sąveikos stiprumo ir dalelių skaičiaus funkcija. „Stebinantis mūsų eksperimento rezultatas yra tas, kad tik 6 atomai rodo visus proceso parašus. „Tikimasi, kad fazių pokytis įvyks daugelio dalelių sistemose“, – sakė profesoriaus Jo Kim grupės doktorantas Marvinas Holtenas.

Savo darbe tyrėjams naudinga „Cluster of Excellence“ programa „STRUKTŪROS – vieningas požiūris į reiškinius, vykstančius sudėtingame fiziniame, matematiniame ir informaciniame pasaulyje“, ir bendradarbiavimo tyrimų centras „Quantum Systems at Illinois University“. Izoliacija ir internacionalizavimas ekstremaliomis sąlygomis (ISOQUANT) “Heidelbergo universitete. Svarbus bandymo sėkmė yra jo bendradarbiavimas su Lundo (Švedija) ir Orhuso (Danija) universitetų tyrėjais. Rezultatai buvo paskelbti gamta.

Nuoroda: Luca Bayha, Marvin Holten, Ralf Klemt, Keerthan Subramanian, Johannes Bjerlin, Stephanie M. Reimann, Georg M. Bruun, Philipp M. „Quantum Shell Phase Transition Shell“ stebėjimas. Preissas ir Selimas Jochimas, 2020 m. Lapkričio 25 d. gamta.
DOI: 10.1038 / s41586-020-2936-m

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Eksperimentas atskleidžia naujas sinchroninių šviesos šaltinių galimybes.

Iliustracija, rodanti, kaip elektronų moduliacija lazeriu buvo panaudota kuriant lazerio šviesą skleidžiančias mikrobangas. Kreditas: Tsinghua universitetas. Tarptautinė komanda, atlikdama jaudinančius eksperimentus, parodė, kaip įvairios yra...

Kaip sumažinti kūno temperatūrą, gali padėti 10% pacientų, kuriems skiriamas didelis dėmesys

Šiame brėžinyje aprašytas tepalas (oranžinis ir geltonas), kuris yra molekulinis sluoksnis oro sąsajoje ir kvėpavimui reikalingas skystis plaučiuose. Naujausi tyrimai parodė, kad terminio...

Apšviesti saulės banguoti langai gamina energiją iš vidaus

Ryžių universiteto inžinieriai sukūrė ir pastatė langus, kurie saulės šviesą ar apšvietimą iš vidaus paverčia periferinėmis kraujo ląstelėmis. Centrinis sluoksnis yra kompozicinis polimeras,...

Gyvenimo ant koralų rifų gausa buvo nuostabi nuo Charleso Darwino laikų – nauji tyrimai pateikia atsakymus

Planktonu maitinančios žuvys dažnai dominuoja vandenynų koralinių rifų žuvų kolekcijoje. Kreditas: Dr. Christina Skinner Tyrimas parodė, kad atviruose vandenynų vandenyse, kurie kažkada buvo...

Egipto mumijos mumijos „Purvo karapasas“ neregėtas gydymas – neteisingo pateikimo atvejis

Kiekvienas mumifikuotas ir uždarytas Sidnėjaus universiteto Chau Chak Wing muziejaus Nicholson kolekcijoje. A. Mumifikuotas asmuo, dabar saugojimui dėvintis rankas, BMR. 27.3. B....

Newsletter

Subscribe to stay updated.