Tutkijat testasivat supertietokoneella Kibble-Zurek-mekanismia, kvanttivaikutusta,
Jos haluat laskea yhden liikkeenbiljardipallo, se on suhteellisen yksinkertainen. On paljon vaikeampaa ennustaa lukemattomien kaasuhiukkasten liikeradat aluksessa, jotka jatkuvasti törmäävät, hidastuvat ja taipuvat. Kvanttihiukkasten käyttäytymisen ennustaminen on vielä vaikeampaa. Ei ole yllättävää, että edes tehokkaimmat supertietokoneet eivät selviä tästä tehtävästä.
Tämän tehtävän yksinkertaistamiseksi tutkijat käyttivätkeinotekoisia hermoverkkoja vähentämään tehtävän epävarmuutta ja muotoilemaan se uudelleen muotoon, joka voidaan ratkaista nykyaikaisilla laskentatyökaluilla.
Kaavioesitys vaihesiirrosta kaksiulotteisessa järjestelmässä spin 1/2. Kuva: Markus Schmitt et al., Science Advances
Tällä menetelmällä tutkijat tutkivat tärkeääteoreettinen ennuste, jota ei ole toistaiseksi onnistuttu laskemaan: Kibble-Zurekin kvanttimekaaninen mekanismi. Se kuvaa fyysisten järjestelmien dynaamista käyttäytymistä ns. kvanttifaasisiirtymän aikana. Ilmeisin niistä: muutos aineen aggregaatiotilassa tai magneetin ominaisuuksien menetys kuumennettaessa.
Esimerkiksi jos demagnetoitu materiaali alkaajäähtyä, sen ominaisuudet palautuvat tietyn lämpötilan jälkeen. Tätä hetkeä kutsutaan vaihesiirtymäksi. Lisäksi tämä tapahtuu epätasaisesti koko materiaalissa. Sen sijaan syntyy useita pieniä magneetteja samanaikaisesti eri suuntiin suunnattujen navojen kanssa. Fyysikot kutsuvat tätä "magneettien mosaiikkina" viaksi.
Kibble-Zurek-mekanismi esiteltiin alun perinselittämään maailmankaikkeuden rakenteen muodostumista. Alkuräjähdyksen jälkeen se oli homogeeninen, mutta jäähtyessään siihen alkoi muodostua vikoja, kuten magneeteissa, jotka muodostivat yksittäisiä klustereita, galakseja, tähtiä.
Tutkijat onnistuivat työssään osoittamaan, että sama vaikutus toimii myös mikrokosmuksessa absoluuttisen nollan lähellä olevissa lämpötiloissa, kun kvanttivaikutukset alkavat hallita.
Lue lisää:
Tuli tiedoksi, mikä tee tuhoaa proteiinia aivoissa
7000 vuotta vanha rakennelma löydettiin, joka on vanhempi kuin Egyptin pyramidit ja Stonehenge
Katso Webbin ensimmäisiä kuvia Marsista: ne ovat kirjaimellisesti häikäiseviä