Квантна физика крши сва правила. На пример, класични закони термодинамике, који описују како
У неким експериментима, научници су то открилипредмет који се проучава можда се хлади, иако је са нечим много топлијим. Научници кажу да је то као да вадите врео тигањ из рерне, али се рука не загрева, већ се хлади.&нбсп;
Да би сазнали шта се дешава са квантним хаосом и како успева да остане ван закона термодинамике, физичари су спровели експеримент са ултрахладним атомима литијума и ласером.
Аномалоус Цхаос
Ако узмемо обично клатно и гурнемо га извреме са различитих страна, тада ће апсорбовати енергију удара и љуљати се, крећући се насумично у простору. Упркос привидној насумичности кретања, лако се може описати уз помоћ једначина које узимају у обзир импулсе и правце које је клатно примило приликом удара.
У квантном свету није све тако једноставно.Уместо да се креће, поремећај може проузроковати да се честице „зауставе“. Док на почетку експеримента квантно клатно може да апсорбује енергију на исти начин као и механичко, током времена, уз поновљене ударе, оно ће достићи плато и расподела момента ће се замрзнути у динамички локализованом стању.&нбсп;
Објаснити такву аномалију за појединцачестице, научници су користили математику. Они верују да квантномеханички таласи вероватноће осцилирају и сударају се једни са другима управо на такав начин да се врхови и удубљења састају и елиминишу сваку могућност да честица апсорбује енергију.&нбсп;
Али шта се дешава у стварном животу кадаинтеракција која се јавља између многих честица, на пример, у систему који садржи много електрона који се сударају, остала је мистерија после деценија контроверзе.
Вишеструка локализација
Да би разумели шта би требало да се дешава, научниципонудите да замислите шољу у коју се сипа кафа са млеком. Ако се хладно млеко сипа у топлу кафу, онда се временом честице мешају, а цело пиће долази у хомогено стање. Такав процес се назива термализација, а раније се веровало да га треба посматрати у било ком систему.
Током последњих неколико деценија, научницисхватио да то није увек случај. Испоставило се да хаос у квантном систему доводи до локализације многих тела. То значи да систем не може да постигне термичку равнотежу и да задржава меморију свог почетног стања у локалним областима бесконачно време.
Шта су научници урадили?
Да проверите како комплекссистем који се састоји од многих честица, научници су користили гас литијум. Поставили су око 100.000 ултрахладних атома у вертикални талас светлости. Сваки такав атом је био квантни ротор (клатно) који се могао покренути помоћу ласерског импулса.
Научници објашњавају да су форсирали атомесударају се и разлете, или користите Фесхбацх резонанцију да их одржите заједно. Овај ефекат настаје када се два спора, хладна атома сударе, привремено се држе заједно и формирају нестабилно једињење са кратким животним веком.&нбсп;
Када честице нису ступиле у интеракцију, истраживачивидео очекивани резултат: честице су се мало загрејале пре него што су достигле константну температуру. Када су истраживачи прилагодили експеримент тако да атоми могу мало да интерагују, прво су видели температурни плато на истом нивоу. Али за разлику од једнодимензионалне теорије, атоми су на крају поново почели да се загревају, иако не тако брзо као што предвиђа конвенционална термодинамика.
Експериментална поставка. Фото: Тони Мастерс, УЦСБ
Испоставило се да нова држава нијеније одговарало ни класичној термодинамици ни очекиваном понашању локализованог скупа тела. Хипотеза коју су научници проучавали није претпостављала такав резултат, али друга теорија описује слично понашање. Односи се на веома хладне групе честица које формирају Босе-Ајнштајнов кондензат. Ово је фаза материје у којој све честице имају исто квантно стање.&нбсп;
Једначине које описују Босе кондензат су −Ајнштајн, предвиде брзину спорог загревања тачно онако како се то десило у експериментима. Изненађујуће је да атоми које су проучавали научници нису били такав кондензат.
У извесном смислу, ово је двострука загонетка. Не знамо зашто се то дешава, али постоји теорија која не би требало да функционише, али изгледа да функционише.
Виктор Галицки, коаутор студије
Зашто је то важно?
Уочени платои доказују да интеракцијене присиљавају увек честице да се повинују законима термодинамике. Истражујући како се закони мењају на микро нивоу, физичари се надају да ће формирати нову теорију која повезује понашање материје и на микро и на макро скали.
Такви експерименти не могу само да отворе новоквантне физике, али и доводе до развоја нових истраживачких алата. Ако се физика иза ових експеримената може открити, можда ће се једног дана температурни платои проширити и користити за развој нових и бољих квантних технологија, кажу научници.
Опширније:
Испоставило се шта се дешава са људским мозгом након једног сата у шуми
Постало је познато који чај уништава протеине у мозгу
Испоставило се да су чудна морска створења у дубинама океана слична људима