I ricercatori hanno utilizzato un supercomputer per testare il meccanismo Kibble-Zurek, l'effetto quantistico,
Se vuoi calcolare il movimento di unopalla da biliardo, è relativamente semplice. È molto più difficile prevedere le traiettorie di innumerevoli particelle di gas in una nave che si scontrano costantemente, decelerano e deviano. Prevedere il comportamento delle particelle quantistiche è ancora più difficile. Non sorprende che anche i supercomputer più potenti non siano in grado di far fronte a questo compito.
Per semplificare questo compito, gli scienziati hanno utilizzatoreti neurali artificiali per ridurre il grado di incertezza del compito e riformularlo in una forma che può essere risolta utilizzando i moderni strumenti informatici.
Rappresentazione schematica di una transizione di fase in un sistema bidimensionale con spin 1/2. Immagine: Markus Schmitt et al., Science Advances
Usando questo metodo, gli scienziati hanno studiato l'importanteuna previsione teorica che finora non è stata calcolata: il meccanismo della meccanica quantistica di Kibble-Zurek. Descrive il comportamento dinamico dei sistemi fisici durante la cosiddetta transizione di fase quantistica. Il più ovvio di questi: un cambiamento nello stato di aggregazione di una sostanza o la perdita delle proprietà di un magnete quando riscaldato.
Ad esempio, se il materiale smagnetizzato iniziafresco, quindi le sue proprietà ritorneranno dopo una certa temperatura. Questo momento è chiamato transizione di fase. Inoltre, ciò avviene in modo non uniforme in tutto il materiale. Vengono invece creati contemporaneamente tanti piccoli magneti con i poli orientati in direzioni diverse. I fisici chiamano questo difetto il “mosaico di magneti”.
Il meccanismo Kibble-Zurek è stato originariamente introdottoper spiegare la formazione della struttura dell’Universo. Dopo il Big Bang era omogeneo, ma man mano che si raffreddava, cominciavano a formarsi dei difetti, come nei magneti, che formavano singoli ammassi, galassie, stelle.
Nel loro lavoro, gli scienziati sono riusciti a dimostrare che lo stesso effetto funziona anche nel microcosmo a temperature prossime allo zero assoluto, quando gli effetti quantistici iniziano a dominare.
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