Protingas fizikos eksperimentas parodo, kaip sudėtingos vibracijos kvantinėse sistemose laikui bėgant supaprastėja.

Fononų paskirstymas yra sudėtingas. (Kreivė aukščiau), tada laikui bėgant supaprastinta iki Gauso varpo kreivės. (Žemutinė kreivė) Kreditas: S. Sotiriadis / Berlyno „Freie Universität“.

Kai kurių protingų eksperimentų dėka, fizikai parodė, kad vienmatėje kvantinėje sistemoje iš pradžių sudėtingą virpesių arba fotonų pasiskirstymą galima pakeisti laikui bėgant iki Gauso varpo kreivės. Eksperimentas vyko Vienos technologijos universitete, o teorinį svarstymą atliko jungtinė tyrimų grupė iš Berlyno Freie Universität ir HZB.

Kvantinė fizika leidžia generuoti pranešimus apie daugelio dalelių sistemų elgseną atominiame lygyje, pradedant druskos kristalais ir baigiant neutroninėmis žvaigždėmis. Kvantinėje sistemoje daugelis parametrų neturi konkrečių reikšmių. Bet paskirstykite įvairias vertybes su tam tikra tikimybe Dažnai šis pasiskirstymas pasireiškia Gauso varpo kreivės forma, randama klasikinėse sistemose, tokiose kaip kamuolio pasiskirstymas Galtono dėžutės eksperimente. Tačiau ne visos kvantinės sistemos laikosi šio paprasto elgesio ir kai kurios dėl sąveikos gali nukrypti nuo Gauso skirstinio.

Profesorius dr. Jensas Isertas, vadovaujantis teorinės fizikos tyrimų grupei Berlyno Freie universitete ir Berlyno Helmholtz-Zentrum, teigė, kad kai sąveika mažėja, laikui bėgant nuokrypiai suyra ir tampa Gauso stiliaus Dabar jis galėjo įrodyti šią prielaidą eksperimentuodamas.

Berlyno komanda dirbo su eksperimentinių fizikų grupe, kuriai vadovavo prof. Jörgas Schmiedmayeris iš Vienos technologijos universiteto Schmiedmayer ir jo grupės nariai, ypač dr. Thomas Schweigleris paruošė tai, ką jis vadino Bose-Einšteino kondensatas: Tai yra kvantinė sistema, sudaryta iš tūkstančių rubidžio atomų, padedama vienmandatėje erdvinėje struktūroje. Iš magnetinio lauko ir vėsina šalia absoliutus nulis (50 Nano Kelvino)

“Vienos grupė sukūrė sintetinę kvantinę sistemą, kuri labai greitai gali stebėti fotonų pasiskirstymą”, – aiškina tyrimo bendraautorė dr. Mare Glusa ir postdoc kartu su Jensu Eisertu. Sudėtinga fononų dinamika, tačiau laikui bėgant sudėtingumas išnyksta. o paskirstymas vyksta Xian varpo arkos pavidalu.

„Iš tikrųjų čia galime pamatyti, kaip laikui bėgant įvyko Siono pasiskirstymas. Gamta rado savo paprastą sprendimą, pagrįstą savo fiziniais dėsniais “, – komentuoja Jensas Eisertas.

Unikalus eksperimentų, kuriuos ji vykdo, dalykas yra tai, kad laikui bėgant sistema grįš į sudėtingesnį paskirstymą, parodydama, kad sudėtingus būsenos parašus galima vėl gauti. “Kodėl jis apsisuka ir nuo ko tai priklauso?” Paaiškina Glusa. ” Tai mums kažką rodo apie atsiejimą, nes parašo informacija niekada neišeina iš sistemos “.

Profesorius Eisertas paaiškina savo išvadas plačiai auditorijai šioje trumpoje ištraukoje:

Paprastumo atsiradimas

Gamtos, su kuria susiduriame, neginčijamai yra daug. Tai yra pagrindinis fizikos darbas aprašant fenomelogenus. Tai yra jo pavyzdys ir fiksuoja fizinį pasaulį pagrindinių dėsnių prasme. Jo tikslas yra suprasti, kaip elementai sąveikauja ir kokias kylančias savybes sukelia šios reakcijos. Kvantinė fizika yra geriausia fizikos teorija, kurią šiandien galime paaiškinti gamtai iš esmės. Todėl vienaip ar kitaip šios interaktyvios sistemos galiausiai laikysis dinaminių dėsnių kvantinėje teorijoje. Remiantis fiziniais modeliais, tai yra, kvantinė fizika numato, kaip svarstoma sistema vystysis laikui bėgant.

Dabar atsirado labai paprastas modelis, kuris labai gerai apibūdina įvairiausias fizines situacijas. Tai vadinama Gauso valstybe ir jos modeliais. Nors tai gali skambėti abstrakčiai Tačiau gali pakakti pasakyti, kad Gauso valstybė fizinę situaciją laikui bėgant apibūdina paprastu Gauso skirstiniu. Tai yra paskirstymo tipas, nes jis yra plačiai paplitęs statistikoje ir, žinoma, mažiau sakant. Pasiskirstymą, kaip mes jau žinojome iš dešimties senų „Deutsche Mark Bill“ įrašų, labai mažai sąveikaujančias fizines sistemas Gauso kvantinė būsena gali apibūdinti kaip labai gerą aproksimaciją. Visa tai yra gerai. Tačiau atrodo, kad šios įžvalgos praleidžia paaiškinimą, kaip istoriškai tarpusavyje susijusios kvantinės sistemos atsidūrė tokioje Gauso valstybėje. Iš kur paprastumas?

Teorinis darbas jau seniai numatė „Gausifikacijos“ sąvoką, todėl fizinės sistemos dinamiškai persikėlė į Gauso valstybę. Tiesą sakant, Jensas Eisertas iš Berlyno Freie Universität pasiūlė teoriškai panašų reiškinį metų pradžioje. 2008 m., Tačiau jokių eksperimentinių įrodymų nebuvo. Šiuo metu Vienos technikos universiteto tyrėjų komanda, kurią teoriškai palaiko Berlyno Freie Universität komanda, įskaitant Mareką Gluza ir Spyros Sotiriadis ir vadovaujama Jenso Eiserto, išsikėlė tikslą atlikti eksperimentą, kad būtų išbandytas kaip Tam kiekybinė sistema kiekybiškai įvertinta. Kaip Tam priartėjo prie Gauso kvantinės būsenos? Šis klausimas įsišaknijęs apima klausimą, kaip galiausiai susidarys kvantinis statistinis mechaninis ansamblis. Ant tiksliai sukonstruotų mikroschemų uždėjus atomus, atvėsusius iki ypač žemos temperatūros, komanda sugebėjo atsakyti į šį seniai egzistuojantį klausimą, kuris glumino kvantinės mechanikos protėvius jau esant itin tiksliam eksperimentui.

Iš tiesų, šiame eksperimente mes matėme pusiausvyros savybes, aprašytas Gauso būsenos, kad būtų galima dinamiškai ir laiku patvirtinti. Po kurio laiko vienas žmogus sužinojo, kaip gamta atsidūrė paprastoje situacijoje, kurią vieną užklupo paprastas fizinis dėsnis: paprastumas atsirado neaiškiai.

Nuoroda: „Ne Gauso santykių ištirpimas ir pasikartojimas kvantinėse daugiakūnių sistemose“, Thomas Schweigler, Marek Gluza, Mohammadamin Tajik, Spyros Sotiriadis, Federica Cataldini, Si-Cong Ji, Frederik. S. Møller, João Sabino, Bernhard Rauer, Jens Eisert ir Jörg Schmiedmayer, 2021 m. Sausio 18 d., Natūrali fizika.
DOI: 10.1038 / s41567-020-01139-2

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Išradingi vandenyno mikrobai puikiai renka maistą, kai jo trūksta

Coscinodiscus wailesii diatoma su pritvirtinta Pseudovorticella coscinodisci ciliarine epibionte. Brūkšninės linijos gaunamos iš srautų, kuriuos generuoja silikatiniai epibionai. Šaltinio vaizdo įrašas buvo...

Žindymas – net kelias dienas – susijęs su mažesniu vaikystės kraujospūdžiu

Net keletą dienų žindomų kūdikių kraujospūdis 3 metų amžiaus yra žemesnis nei vaikų, kurie niekada nemaitino krūtimi. Žindomų naujagimių kraujospūdis yra žemas, neatsižvelgiant į jų...

Dirbtinio intelekto naudojimas norint rasti senėjimo cheminius junginius

Iki Surėjaus universitetas 2021 m. Liepos 24 d Surrey universitetas sukūrė dirbtinio intelekto (AI) modelį, kuris identifikuoja sveiką senėjimą skatinančius cheminius junginius, atverdamas kelią farmacijos naujovėms,...

NASA apdovanojo „SpaceX“ sutartį su „Europa Clipper“ misijos įkūrimu

Jis yra NASA 2021 m. Liepos 24 d Šis vaizdas, patikslintas 2020 m. Gruodžio mėn., Rodo NASA erdvėlaivį „Europa Clipper“. Vidaus vandenynams padvigubėjus žemės vandenynų...

Surasti povandeninį kalną šalia Kalėdų salos kaip Saurono akis

Autoriai: Philas Vandenbossche'as ir Nelsonas Kuna / CSIRO Kaip ir „Žiedų valdovo“ trilogijos Saurono akis, povandeninį vulkaną tyliai atskleidė kelių spindulių sonaras, esantis 3100 metrų...

Newsletter

Subscribe to stay updated.