Naukowcy wykorzystali superkomputer do przetestowania mechanizmu Kibble'a-Zurka, efektu kwantowego,
Jeśli chcesz obliczyć ruch jednegokula bilardowa, to stosunkowo proste. Znacznie trudniej jest przewidzieć trajektorie niezliczonych cząstek gazu w naczyniu, które nieustannie się zderzają, zwalniają i odchylają się. Przewidywanie zachowania cząstek kwantowych jest jeszcze trudniejsze. Nic dziwnego, że nawet najpotężniejsze superkomputery nie radzą sobie z tym zadaniem.
Aby uprościć to zadanie, naukowcy wykorzystalisztuczne sieci neuronowe w celu zmniejszenia stopnia niepewności zadania i przeformułowania go do postaci, którą można rozwiązać za pomocą nowoczesnych narzędzi obliczeniowych.
Schematyczne przedstawienie przejścia fazowego w układzie dwuwymiarowym o spinie 1/2. Zdjęcie: Markus Schmitt i in., Science Advances
Korzystając z tej metody, naukowcy zbadali ważneprzewidywanie teoretyczne, którego do tej pory nie udało się obliczyć: mechanizm mechaniki kwantowej Kibble-Zurek. Opisuje dynamiczne zachowanie układów fizycznych podczas tak zwanego kwantowego przejścia fazowego. Najbardziej oczywiste z nich: zmiana stanu skupienia substancji lub utrata właściwości magnesu po podgrzaniu.
Na przykład, jeśli rozpoczyna się rozmagnesowany materiałostygnie, wówczas jego właściwości powrócą po określonej temperaturze. Ten moment nazywa się przejściem fazowym. Co więcej, dzieje się to nierównomiernie w całym materiale. Zamiast tego powstaje jednocześnie wiele małych magnesów z biegunami skierowanymi w różnych kierunkach. Fizycy nazywają to defektami „mozaiki magnesów”.
Pierwotnie wprowadzono mechanizm Kibble-Zurekwyjaśnić powstawanie struktury Wszechświata. Po Wielkim Wybuchu był jednorodny, jednak w miarę ochładzania zaczęły się w nim tworzyć defekty, podobnie jak w magnesach, w wyniku czego utworzyły się pojedyncze gromady, galaktyki, gwiazdy.
W swojej pracy naukowcom udało się wykazać, że ten sam efekt działa również w mikrokosmosie w temperaturach bliskich zera bezwzględnego, kiedy zaczynają dominować efekty kwantowe.
Czytaj więcej:
Wiadomo, która herbata niszczy białka w mózgu
Znaleziono 7000-letnią strukturę, która jest starsza niż egipskie piramidy i Stonehenge
Spójrz na pierwsze zdjęcia Marsa, które zrobił Webb: są dosłownie olśniewające