Onderzoekers gebruikten een supercomputer om het Kibble-Zurek-mechanisme, het kwantumeffect, te testen.
Als u de beweging van één wilt berekenenbiljartbal, het is relatief eenvoudig. Het is veel moeilijker om de banen te voorspellen van talloze gasdeeltjes in een vat die voortdurend botsen, vertragen en afbuigen. Het gedrag van kwantumdeeltjes voorspellen is nog moeilijker. Het is niet verrassend dat zelfs de krachtigste supercomputers deze taak niet aankunnen.
Om deze taak te vereenvoudigen, gebruikten wetenschapperskunstmatige neurale netwerken om de mate van onzekerheid van de taak te verminderen en deze te herformuleren in een vorm die kan worden opgelost met behulp van moderne computerhulpmiddelen.
Schematische weergave van een faseovergang in een tweedimensionaal systeem met spin 1/2. Afbeelding: Markus Schmitt et al., Science Advances
Met behulp van deze methode onderzochten wetenschappers de belangrijkeeen theoretische voorspelling die tot nu toe niet is berekend: het kwantummechanische Kibble-Zurek. Het beschrijft het dynamische gedrag van fysieke systemen tijdens de zogenaamde kwantumfaseovergang. De meest voor de hand liggende: een verandering in de aggregatietoestand van een stof of het verlies van eigenschappen van een magneet bij verhitting.
Bijvoorbeeld als het gedemagnetiseerde materiaal startkoel, dan zullen de eigenschappen na een bepaalde temperatuur terugkeren. Dit moment wordt een faseovergang genoemd. Bovendien gebeurt dit ongelijkmatig door het materiaal heen. In plaats daarvan worden er tegelijkertijd veel kleine magneten gemaakt met polen die in verschillende richtingen zijn gericht. Natuurkundigen noemen dit “mozaïek van magneten” defecten.
Het Kibble-Zurek-mechanisme werd oorspronkelijk geïntroduceerdom de vorming van de structuur van het heelal te verklaren. Na de oerknal was het homogeen, maar naarmate het afkoelde, begonnen zich er defecten in te vormen, zoals in magneten, die individuele clusters, sterrenstelsels en sterren vormden.
In hun werk slaagden wetenschappers erin aan te tonen dat hetzelfde effect ook werkt in de microkosmos bij temperaturen rond het absolute nulpunt, wanneer kwantumeffecten beginnen te domineren.
Lees verder:
Het werd bekend welke thee eiwitten in de hersenen vernietigt
7.000 jaar oude structuur gevonden die ouder is dan de Egyptische piramides en Stonehenge
Kijk naar de eerste foto's van Mars die Webb nam: ze zijn letterlijk oogverblindend