Ученые получили доказательства возможности существования группы странных квантовых частиц, являющихся "бессмертными"

Квантовая квазичастица


В окружающем нас мире нет ничего вечного. Люди, планеты, звезды, галактики и, возможно, вся Вселенная имеют определенный "срок жизни". Но происходящее в странном квантовом мире часто не следует обычным правилам. И недавно ученые обнаружили, что квазичастицы определенных типов, существующие в квантовых системах при определенных условиях, могут существовать практически бесконечно. Это не означает, что данные квазичастицы никогда не распадаются, но они тут же восстанавливаются, словно "птица Феникс из пепла", что делает их совершенно "бессмертными".

Описанное выше с первого взгляда входит в прямое противоречие со вторым законом термодинамики, согласно которому уровень энтропии в изолированной системе может только увеличиваться. Другими словами, объекты, входящие в эту систему, могут только разрушаться, но не формировать, объединяясь с другими, более крупные и более сложные объекты. Однако, поведение объектов квантовых систем практически никогда не подчиняется обычным законом, и обнаруженные квазичастицы являются прямым тому подтверждением.

Напомним нашим читателям, что квазичастицы не являются частицами, такими, как электроны или кварки, в традиционном понимании. Квазичастицы - это следствие возникновения энергетических возбуждений в среде их существования, вызванных электрическими или магнитными воздействиями. В большинстве случаем квазичастицы - это связанные друг с другом две или большее число частиц, которые ведут себя как одна частица большого размера.

К квазичастицам можно отнести фононы - дискретные образования из энергии вибрации атомов в кристаллической решетке, поляроны, представляющие собой пойманные в ловушку поляризационного облака кристаллической решетки электроны.

В своих исследованиях ученые из Института физики сложных систем Макса Планка и Технического университета в Мюнхене сконцентрировались исключительно на квазичастицах волновой природы, подобных фононам, для чего был разработан ряд численных методов, ставший основой моделирующего программного обеспечения для суперкомпьютера. Расчеты математических моделей показали, что все частицы действительно распадаются, но некоторые из них тут же возникают снова. Распад и возникновение частицы происходят очень быстро и являются этапами еще одного колебательного процесса, способного длиться до бесконечности.

И, как указали ученые-физики, происходящее с квазичастицами не нарушает второго закона термодинамики. Поскольку колебания - это волновые функции, то во время данного процесса происходит постоянное преобразование энергии в материю и обратно, что "находится под защитой" принципа дуализма квантовых частиц. А энтропия квантовой системы в таком случае не увеличивается и не уменьшается, а остается на постоянном уровне.

Данное открытие уже позволило найти объяснения некоторым странным вещам. К примеру, на свете существует магнитный материал Ba3CoSb2O9, который обладает высокой стабильностью. И, похоже, ключевым моментом этой стабильности являются магнитные квазичастицы, магноны, которые снова возникают после их распада. Вторым примером является гелий, который превращается в сверхтекучую жидкость при температуре, близкой к абсолютному нулю. Эта особенность гелия может быть объяснена фактом наличия в нем потенциально "бессмертных" квазичастиц, называемых ротонами.

В настоящее время сделанная немецкими учеными работа лежит лишь в теоретической области. Но придет время, когда такие квазичастицы будут найдены в реальных вещах и будут определены условия, обеспечивающие их "бессмертие". И тогда такие вечные квазичастицы могут стать основными компонентами систем длительного хранения информации в квантовых вычислительных системах, к примеру.




Ключевые слова:
Квантовая, Система, Частица, Квазичастица, Распад, Возникновение, Колебания, Процесс, Энтропия

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Странное поведение частиц света бросает вызов существующей квантовой теории
  • Ученым впервые удалось запечатлеть в реальном времени процесс формирования ...
  • Лазерный луч, закрученный в спираль, позволяет создать квантовые "водоворо ...
  • Впервые в истории удалось расщепить электрон на две более маленькие квазича ...
  • Неуловимые квазичастицы, майорановские фермионы, скрываются внутри холодных ...




  • 29 июня 2019 23:51
    #1 Написал: Helltorn

    Публикаций: 0
    Комментариев: 342
    Авторы на этом сайте очевидно обладают сакральным мышлением, потому регулярно выражают надежды что законы термодинамики, а лучше всей фундаментальной физики будут вот вот подорваны и поставленны под сомнение:))) Хер вам не дождетесь!!!
        
    30 июня 2019 00:47
    #2 Написал: Pulsar

    Публикаций: 0
    Комментариев: 422
    А учёным не думается, как может вселенная быть сжатой в одной "точке" и ничего вокруг этой "точки" не может существовать? Я про сингулярность. А может я карандашом на листе бумаги поставил точку и в этой точке образовалась новая вселенная. Я же прилагал усилие, а значит из-за сил трения в микромире могли возникнуть довольно горячие молекулы, схожые по температуре со звёздами...
    Ах, да. Вечность. В нашем мире всё измеряется временем.
        
    1 июля 2019 18:37
    #3 Написал: Tezarius

    Публикаций: 0
    Комментариев: 13
    Люблю статьи по квантовой физике за то, что для понимания одного предложения, порой приходится гуглить кучу статей, для понимания которых нужно гуглить еще дальше, открывая для себя всё новые и новые горизонты)))

    Helltorn, на этом сайте не мало переводов статей (и это один из них), так что усё в порядке, это всё ученые!
        
    2 июля 2019 16:02
    #4 Написал: Джон

    Публикаций: 0
    Комментариев: 47
    Следует понимать, что это всего лишь теоретическая область, в которой ученые предположили, что наука будет существовать вечно...:)
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.