Обнаружено новое состояние вещества в квантовом газе
Американские физики разработали квантовый аналог винта Архимеда, который вместо воды перемещает скопления атомов газа в более высокие энергетические состояния. Результаты эксперимента описаны в журнале Science.
Недавно физики подтвердили существование "квантовых шрамов" — нестабильных квантовых состояний как элементов квантового хаоса — в системе со многими взаимодействующими частицами, известной как квантовая система многих тел. Теперь же исследователи из Стэнфордского университета впервые получили состояние квантового шрама в квантовом газе. Это удалось благодаря тому, что они добавили в квантовый эксперимент магнетизм.
Квантовые шрамы — чрезвычайно редкое состояние в хаотической квантовой системе, когда частицы повторяют собственные треки, как люди, которые ходят по одним и тем же тропинкам. Такое состояние хаотических систем представляет особый интерес, так как достижение температурного или теплового равновесия в различных частях квантовых систем и противодействие так называемой "термализации" — это ключ к созданию стабильных квантовых систем, которые помогут реализовать новые технологии, такие как квантовые компьютеры.
"Я ожидал от нашей системы, что стабильность газа изменится лишь немного, — приводятся в пресс-релизе университета слова руководителя исследования Бенджамина Лева (Benjamin Lev), доцента прикладной физики и физики Школы гуманитарных и естественных наук в Стэнфорде. — Я не ожидал, что увижу его резкую, полную стабилизацию. Это было за пределами моих самых смелых предположений".
Исследователи создали весьма необычную экспериментальную систему, называемую супергазом Тонкса-Жирардо. Такая система представляет из себя высоковозбужденный одномерный квантовый газ, атомы которого ограничены одной линией движения. Даже под действием экстремальных сил они теоретически не должны сжиматься в шарообразную массу, как это делают атомы нормальных газов. Однако на практике они разрушаются.
Физики из Стэнфорда предположили, что газ Тонкса-Жирардо, состоящий из атомов сильного магнитного элемента диспрозия, будет немного сильнее сопротивляться коллапсу, чем немагнитные газы. Но результат превзошел все ожидания ученых.
"Магнитные взаимодействия, которые мы смогли добавить, были очень слабыми по сравнению с притягивающими взаимодействиями, которые уже присутствовали в газе, — объясняет Лев. — Поэтому мы думали, что мало что изменится, что газ все равно схлопнется, просто не так легко. Но мы оказались неправы".
Полученный газ из атомов диспрозия в конечном итоге привел к получению супергаза Тонкса-Жирардо, который оставался стабильным, несмотря ни на что. Даже когда исследователи поднимали систему до более высокого энергетического состояния, атомы не коллапсировали.
Результаты эксперимента были неожиданными даже для авторов. Они честно признаются, что пока не знают, будет ли у их открытия в ближайшее время какое-либо практическое применение. Но, несомненно, это шаг вперед в изучении квантовых состояний, отмечают ученые.
Комментарии
2. Отзывы прочитываются людьми, имеющими непосредственное отношение к выходу статьи: журналистом, редактором, модератором. Отзывы выставляются на сайт с 07:00 до 22:00 в будние дни и с 09:00 до 18:00 в выходные и праздничные (время московское). Если по прошествии разумного времени отзыв не появился на сайте, то это могло быть вызвано следующими причинами:
- ваш комментарий носил критичный или провокационный характер о работе редакции данного сайта. Действия администрации сайта в комментариях не обсуждаются
- ваш отзыв носил провокационный характер: призывы к межнациональной и социальной розни, к свержению действующей власти и т. п.;
- ваш отзыв содержал нецензурную брань, в т.ч. в криптованном виде, т.е. с заменой букв на символы либо заменой брани на слово с аналогичной фоносемантикой;
- ваш отзыв содержал выражения оскорбительного характера в чей-либо адрес: автора материала, лиц, давших свои комментарии к статье, в адрес героя и т. д. Также не выставляются отзывы, в категоричной форме и бездоказательно - обвиняющие вышеуказанные лица в некомпетентности либо угрожающие им судебным преследованием – в таких случаях вам следует обращаться в прокуратуру напрямую;
- ваш отзыв содержал прямую рекламу (название и контактную информацию) фирмы, речь о которой не шла в авторском материале;
- ваш отзыв указывал на грамматические и орфографические ошибки ранее высказавшихся: грамотность – личное дело каждого;
- ваш отзыв содержал вопрос, ответ на который был дан ранее;
- ваш отзыв содержал слова из молитвы какой-либо религии (например: Аминь) или носит религиозный характер;
- ваш отзыв состоял из одного-двух слов, не несущих информативной нагрузки: «Афтар жжет», «Супер», «Наконец-то», «Отстой». Если цель вашего отзыва – дать односложную оценку мнению кого-либо из высказавшихся, воспользуйтесь рейтингом: «+», если вы поддерживаете комментатора, и «-», если не поддерживаете;
- ваш отзыв содержал слишком длинную ссылку или конструкцию, написанную без пробелов («плохие__________водители___________» и т. п.). 3. Материалы, которые являются коммерческими Отзывы к ним модерируются в соответствии с настоящими правилами.
4. Материалы, которые являются коммерческими. В дополнение к действующим правилам отзывы модерируются в соответствии с требованиями рекламодателя.
5. Зарегистрируйтесь, если вы хотите высказываться открыто: честное неанонимное мнение всегда ценится выше. Если вы оставляете отзыв под своей регистрацией, вам будет автоматически направлено уведомление о результате: либо подтверждающее размещение отзыва на сайте, либо с указанием того, что содержание вашего отзыва противоречит правилам размещения отзывов.