A részecskék koherensek maradnak a fázisátmenet során

A folyadék kristályos tévék és az univerzum születése két igen távoli dolognak tűnhet, azonban ha a teljes képet nézzük, mindkettőt az anyag állapotának rejtélyes, hirtelen bekövetkező változása jellemzi.

A kutatók többet szeretnének tudni és jobban szeretnék irányítani a részecskék ilyen jellegű viselkedését, az úgynevezett fázisátmeneteket – olyan folyamatok, amelyben az anyag egyik fázisból a másikba megy át, ami változást okoz a rendszert jellemző tulajdonságban. Ilyen fázisátalakulás a szilárdból folyékony fázisba történő átmenet (olvadás), a folyadékból légnemű fázisba történő átalakulás (párolgás), a kristályosodás, a szupravezető és normál vezető közötti átmenet, a paramágnesből a ferromágnesbe történő átmenet és így tovább.

A Chicago Egyetem tudósainak új tanulmányában részletesen megfigyelték, hogy a részecskék hogyan viselkednek a változás során. Ezen felül a kutatás fényt derített olyan, az univerzumot irányító alapvető szabályokra, amik segíthetnek jobban kihasználni ezt az átmenetet a technológiában.

A kutatás egyik fő kérdése az volt, hogy a részecskék amikor felkészülnek a kvantum állapotok közötti átmenetelre, úgy viselkednek e mint egy koherens csoport, ami “ismeri” a másik csoport állapotát, vagy egymástól függetlenül.

A csapat kísérletében egy több tízezer atomos mintát hűtött az abszolút nulla fok közelébe. Ahogy a rendszer kvantum fázis átmeneten esett át, a kutatók a változásokat egy rendkívül érzékeny képalkotási rendszerrel mérték.

A hagyományos bölcsesség az lett volna, hogy a részecskék az átmenetet követően függetlenül fejlődnek – ami az öregebb “klasszikus” rendszerek fémjele volt, szemben a fizika kvantum modelljeivel.

“Ezzel szemben erős bizonyítékot találtunk a koherens dinamikára,” mondta Lei Feng, a felfedezésről készült tanulmány első szerzője. “Egy pillanatra sem válnak klasszikus részecskékké; állandóan hullámként viselkednek, amik egymással szinkronban fejlődnek, ezzel egy új hozzávalót adva az elmélet fizikusoknak, amit beletehetnek például az egyensúlyon kívüli rendszerek modelljeibe.”

Ezek a kérdések azokat az alapvető szabályokat feszegetik, amik az univerzum anyagainak kölcsönhatásait irányítják, azonban a kérdéseknek lehet gyakorlati haszna is. Például a mérnökök, akik éppen a kvantum számítógépeken dolgoznak, nagyon érdekeltek a kölcsönhatásban lévő kvantum bitek csoportjainak koherenciájának megőrzésében, mivel koherensen kell tartaniuk a rendszerüket ahhoz, hogy gyors számítógépeket hozzanak létre.

A kozmológusokat pedig azért érdekelheti ez a felfedezés, mert annak az átmenetnek a fizikájáról mond el új dolgokat, amik az univerzum kialakulásának kezdeti pillanatait jellemző gyors tágulást és változásokat jellemezték.

Forrás: nature.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.