Физики впервые экспериментально подтвердили КПЧ-уравнение для двумерных систем
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
В 1986 году ученые описали универсальную теорию происходящего на границе двух сред с помощью уравнения, которое назвали их фамилиями — уравнение Кардара — Паризи — Чжана (КПЧ). Разработанная ими модель с тех пор используется в физике, математике, биологии и компьютерных науках для прогноза роста бактериальных колоний, распространения пламени и формирования кристаллов. Универсальность КПЧ позволяет использовать это уравнение для любого роста, даже для разработки алгоритмов машинного обучения.
Эта универсальность сопровождается сложным математическим аппаратом. Но именно так ученые могут предсказывать поведение неравновесных систем — реальных, в которых процессы происходят нелинейно и часто хаотично. В 2022 году модель на основе КПЧ экспериментально подтвердили для одномерных систем на основе квазичастиц поляритонов.
Международная группа ученых смогла экспериментально подтвердить поведение по модели КПЧ для двумерных систем в пространстве и времени. Работа опубликована в журнале Science.
Раньше этого нельзя было добиться из-за недостаточного уровня технического развития — нельзя было управлять неравновесной квантовой системой с нужной точностью, либо не получалось считывать результаты в том же временном разрешении, в котором разворачивались физические процессы.
Для этого исследователи создали сложную многослойную структуру на основе арсенида галлия (GaAs). Образец охладили до температуры минус 269,15 градуса Цельсия и непрерывно накачивали его энергией с помощью лазера. Зеркальные слои внутри структуры удерживали фотоны внутри центрального «квантового пленочного» слоя. Там частицы смогли соединиться с экситонами в полупроводнике и образовать поляритоны. За поведением последних и наблюдали физики.
«Мы смогли точно отслеживать, где в материале находятся поляритоны. Когда мы накачиваем систему светом, поляритоны рождаются — они растут. Используя передовые экспериментальные методы, нам удалось количественно оценить как пространственную, так и временную эволюцию этой растущей квантовой системы, и мы обнаружили, что она следует модели КПЧ», — объяснил один из авторов исследования Сиддхартха Дам (Siddhartha Dam).
Степень контроля, позволившая физикам с уверенностью говорить об этом результате, очень важна. Экспериментальный образец растили с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии. Этот метод требует сверхвысокого вакуума и исключительной чистоты материалов, но позволяет контролировать толщину слоев практически с точностью до атома. Область, в которую направляли лазер, контролировали с точностью до микрометра.
В текст были внесены изменения: аббревиатура КПЖ заменена на КПЧ.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Физики Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Алферовского университета и ИТМО показали, как управлять свечением углеродных точек, помещая их на полупроводниковые нанопровода.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии