Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έναν υπερυπολογιστή για να δοκιμάσουν τον μηχανισμό Kibble-Zurek, το κβαντικό φαινόμενο,
Αν θέλετε να υπολογίσετε την κίνηση του ενόςμπάλα μπιλιάρδου, είναι σχετικά απλό. Είναι πολύ πιο δύσκολο να προβλέψουμε τις τροχιές των αμέτρητων σωματιδίων αερίου σε ένα σκάφος που συγκρούονται συνεχώς, επιβραδύνονται και εκτρέπονται. Η πρόβλεψη της συμπεριφοράς των κβαντικών σωματιδίων είναι ακόμη πιο δύσκολη. Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι ακόμη και οι πιο ισχυροί υπερυπολογιστές δεν μπορούν να αντιμετωπίσουν αυτό το έργο.
Για να απλοποιήσουν αυτό το έργο, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαντεχνητά νευρωνικά δίκτυα για τη μείωση του βαθμού αβεβαιότητας της εργασίας και την αναδιαμόρφωσή της σε μια μορφή που μπορεί να επιλυθεί χρησιμοποιώντας σύγχρονα υπολογιστικά εργαλεία.
Σχηματική αναπαράσταση μετάβασης φάσης σε δισδιάστατο σύστημα με σπιν 1/2. Εικόνα: Markus Schmitt et al., Science Advances
Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, οι επιστήμονες διερεύνησαν το σημαντικόμια θεωρητική πρόβλεψη που μέχρι στιγμής δεν έχει υπολογιστεί: ο κβαντομηχανικός μηχανισμός Kibble-Zurek. Περιγράφει τη δυναμική συμπεριφορά των φυσικών συστημάτων κατά τη λεγόμενη κβαντική μετάβαση φάσης. Το πιο προφανές από αυτά: μια αλλαγή στην κατάσταση συσσωμάτωσης μιας ουσίας ή η απώλεια των ιδιοτήτων ενός μαγνήτη όταν θερμαίνεται.
Για παράδειγμα, εάν ξεκινήσει το απομαγνητισμένο υλικόδροσερό, τότε οι ιδιότητές του θα επιστρέψουν μετά από μια ορισμένη θερμοκρασία. Αυτή η στιγμή ονομάζεται μετάβαση φάσης. Επιπλέον, αυτό συμβαίνει άνισα σε όλο το υλικό. Αντίθετα, πολλοί μικροί μαγνήτες δημιουργούνται ταυτόχρονα με πόλους προσανατολισμένους σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Οι φυσικοί αποκαλούν αυτό το «μωσαϊκό των μαγνητών» ελαττώματα.
Ο μηχανισμός Kibble-Zurek εισήχθη αρχικάνα εξηγήσει το σχηματισμό της δομής του Σύμπαντος. Μετά τη Μεγάλη Έκρηξη ήταν ομοιογενές, αλλά καθώς ψύχθηκε, άρχισαν να δημιουργούνται ελαττώματα σε αυτό, όπως στους μαγνήτες, που σχημάτισαν μεμονωμένα σμήνη, γαλαξίες, αστέρια.
Στην εργασία τους, οι επιστήμονες κατάφεραν να δείξουν ότι το ίδιο φαινόμενο λειτουργεί και στον μικρόκοσμο σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν, όταν αρχίζουν να κυριαρχούν τα κβαντικά φαινόμενα.
Διαβάστε περισσότερα:
Έγινε γνωστό ποιο τσάι καταστρέφει την πρωτεΐνη στον εγκέφαλο
Βρέθηκε δομή 7.000 ετών που είναι παλαιότερη από τις αιγυπτιακές πυραμίδες και το Στόουνχεντζ
Δείτε τις πρώτες φωτογραφίες του Άρη που τράβηξε ο Γουέμπ: είναι κυριολεκτικά εκθαμβωτικές