นักฟิสิกส์ได้พิสูจน์ผลควอนตัมที่อธิบายความแตกต่างของจักรวาล

นักวิจัยใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เพื่อทดสอบกลไก Kibble-Zurek ผลกระทบควอนตัม

ซึ่งทำนายพลวัตของการเปลี่ยนเฟสควอนตัม การวิจัยช่วยเพิ่มความเข้าใจในหลักการพื้นฐานของโลก

หากคุณต้องการคำนวณการเคลื่อนไหวของหนึ่งลูกบิลเลียดก็ค่อนข้างง่าย. เป็นการยากกว่ามากที่จะทำนายวิถีโคจรของอนุภาคก๊าซจำนวนนับไม่ถ้วนในถังที่มีการชนกัน เร่งความเร็ว และเบี่ยงออกอย่างต่อเนื่อง การทำนายพฤติกรรมของอนุภาคควอนตัมนั้นยากยิ่งกว่า ไม่น่าแปลกใจเลยที่แม้แต่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดก็ไม่สามารถรับมือกับงานนี้ได้

เพื่อลดความซับซ้อนของงานนี้ นักวิทยาศาสตร์ใช้โครงข่ายประสาทเทียมเพื่อลดระดับความไม่แน่นอนของงานและจัดรูปแบบใหม่ให้อยู่ในรูปแบบที่สามารถแก้ไขได้โดยใช้เครื่องมือคอมพิวเตอร์ที่ทันสมัย

การแสดงแผนผังของการเปลี่ยนเฟสในระบบสองมิติด้วยการหมุน 1/2 ภาพ: Markus Schmitt et al., Science Advances

โดยใช้วิธีนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบความสำคัญการทำนายทางทฤษฎีที่ยังคำนวณไม่สำเร็จ: กลไกควอนตัมของ Kibble-Zurek มันอธิบายพฤติกรรมแบบไดนามิกของระบบทางกายภาพระหว่างการเปลี่ยนแปลงเฟสควอนตัมที่เรียกว่า สิ่งที่ชัดเจนที่สุด: การเปลี่ยนแปลงสถานะของการรวมตัวของสารหรือการสูญเสียคุณสมบัติของแม่เหล็กเมื่อถูกความร้อน

ตัวอย่างเช่น หากวัสดุที่ล้างอำนาจแม่เหล็กเริ่มทำงานเย็นลงแล้วคุณสมบัติของมันจะกลับมาอีกครั้งหลังจากอุณหภูมิหนึ่ง ช่วงเวลานี้เรียกว่าการเปลี่ยนเฟส นอกจากนี้สิ่งนี้ยังเกิดขึ้นไม่เท่ากันทั่วทั้งวัสดุ ในทางกลับกัน แม่เหล็กขนาดเล็กจำนวนมากจะถูกสร้างขึ้นพร้อม ๆ กันโดยมีขั้วที่หันไปในทิศทางที่ต่างกัน นักฟิสิกส์เรียกข้อบกพร่องนี้ว่า "โมเสกแม่เหล็ก"  

กลไก Kibble-Zurek ถูกนำมาใช้ครั้งแรกเพื่ออธิบายการกำเนิดโครงสร้างของจักรวาล หลังจากบิ๊กแบง มันก็เป็นเนื้อเดียวกัน แต่เมื่อมันเย็นตัวลง ข้อบกพร่องก็เริ่มก่อตัวขึ้น เช่นเดียวกับในแม่เหล็กซึ่งก่อตัวเป็นกระจุก กาแล็กซี และดวงดาวแต่ละดวง

ในงานของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์สามารถแสดงให้เห็นว่าผลกระทบแบบเดียวกันยังทำงานในพิภพเล็กที่อุณหภูมิใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ เมื่อเอฟเฟกต์ควอนตัมเริ่มครอบงำ

อ่านเพิ่มเติม:

เป็นที่ทราบกันดีว่าชาชนิดใดทำลายโปรตีนในสมอง

พบโครงสร้างอายุ 7,000 ปีที่เก่าแก่กว่าปิรามิดอียิปต์และสโตนเฮนจ์

ดูภาพแรกของดาวอังคารที่เวบบ์ถ่าย: พวกมันพราวจริงๆ