Доказано: сверххолодные частицы нарушают классическую симметрию
Logo
Cover

Эксперимент в области квантовой физики, проведенный немецкими исследователями, впервые подтвердил предсказанные в теории отклонения. Это открывает новые возможности для изучения графена и суперпроводников.

608

Многие феномены природы проявляют свойства симметрии в своей динамической эволюции, что помогает ученым лучше понять их внутренние механизмы. В квантовой физике, однако, эта симметрия не всегда достижима. В лабораторных экспериментах со сверххолодными атомами лития специалисты из Гейдельбергского университета доказали теоретических предсказанную девиацию от классической симметрии, пишет Phys.org.

«В мире классической физики энергия идеального газа возрастает пропорционально приложенному давлению. Это напрямую зависит от масштабной симметрии, и та же связь истинна для каждой масштабной инвариантной системы. В мире квантовой механики, однако, взаимодействия между квантовыми частицами могут стать настолько сильными, что классическая масштабная симметрия более не будет применима», — объяснил профессор Тильман Энс.

В ходе экспериментов немецкие ученые изучили поведение сверххолодного сверхтекучего газа, состоящего из атомов лития. Когда этот газ выходит из состояния равновесия, он начинает многократно расширяться и сокращаться, как будто «дышать».

В отличие от классических, эти квантовые частицы могут объединяться в пары. В результате сверхтекучая жидкость становится все более малоподвижной по мере сжатия.

Впервые команда ученых наблюдала это отклонение от классической масштабной симметрии и смогла тем самым напрямую подтвердить квантовую природу этой системы. Исследование позволяет лучше понять поведение систем со схожими свойствами — к примеру, графена или суперконденсаторов, у которых при охлаждении ниже определенной критической температуры исчезает электрическое сопротивление.

Недавно международной группе ученых удалось опровергнуть выводы коллег, которые в 90-х пришли к выводу о возможности нарушения принципа неопределенности Гейзенберга. Результат их эксперимента свидетельствует: делать вывод об ошибочности принципа неопределенности было бы неправильно.