Учени откриха „безсмъртна“ квазичастица

20 юни 2019 г., 14:14
747

Понятието "квазичастица" е измислено от Лев Ландау, физик и носител на Нобелова награда. Той го използва за описване на колективни състояния на множество частици или по-точно тяхното взаимодействие под въздействието на електрически или магнитни сили. Заради това взаимодействие няколко частици действат като една. Източник: BokehStore / Shutterstock

Менажерията на квантовия свят е пълна с необичайни зверове. В нея откриваме частици, които са и вълни, квантови приносители на сили, както и едни необичайни феномени, които се държат като частици, но не са. Става дума за т.нар. квазичастици. А сега учените откриха една наистина странна. И тя е безсмъртна.

Според един от законите на природата разлагането е неизбежно. Всички неща се разпадат, а ние остаряваме и умираме. В квантовия свят някои частици водят изключително краткотраен живот, докато на други са им нужни векове, преди да се разложат. Квазичастиците винаги са били от първия тип. Сега обаче физици от Техническия университет в Мюнхен (TUM) и Института за физика на сложните системи "Макс Планк" установиха, че всъщност е тъкмо обратното.

Оказва се, че „силните взаимодействия могат дори напълно да спрат разпада”, обяснява Франк Полман, професор по теоретична физика на твърдото тяло в Техническия университет в Мюнхен. Един пример за такива квазичастици е фононът - квант на вибрационното движение на атомите в кристалната решетка.

„Досега не бе подробно изяснено какви процеси влияят върху съдбата на тези квазичастици във взаимодействащи системи“, разказва Полман. "Едва сега имаме числени методи, с помощта които можем да изчислим сложни взаимодействия, както и компютри с достатъчно висока производителност за решаване на тези уравнения".

Екипът провежда сложни симулации на квазичастици и открива странен феномен. Ако силните взаимодействия създадат квазичастиците, то те ще се държат като митологическия феникс. Ще се разложат, но впоследствие ще се сформират отново от тези отломки. Тези квазичастици никога не "умират". "Този процес може да се повтори безкрайно и се появява стабилно колебание между разпадането и прераждането", отбелязва водещият автор Рубен Вересен.

От физическа гледна точка тази осцилация е вълна, която се трансформира в материя, която според квантово-механичния вълново-корпускулярен дуализъм е възможена. Следователно, безсмъртните квазичастици не нарушават втория закон на термодинамиката. Тяхната ентропия остава постоянна и разпадането е спряно.

Учените се надяват, че един ден тези резултати ще доведат до създаването на вечни устройства за съхранение на данни в бъдещите квантови компютри.

Източник: Nature Physics

Коментари