Закрыть10

Механизм Киббла-Зурика впервые увидели в микроскоп

Ученые из Университета Чикаго экспериментально подтвердили теоретический механизм Киббла-Зурика, который предсказывает динамику квантового фазового перехода. Результаты работы опубликованы в журнале Science.

5 541
Выбор редакции

Фазовые переходы — это явления, при которых вещество переходит из одной термодинамической фазы в другую под воздействием внешних сил. Наглядно такой переход можно описать, например, замерзанием воды, однако не каждый фазовый переход сопровождается сменой агрегатного состояния. Наименее очевидны квантовые фазовые переходы: они сопровождаются изменением термодинамической фазы под влиянием нетепловых параметров — за счет квантовых флуктуаций. Для предсказания механизма квантового перехода используется теоретическая модель Киббла-Зурика, надежных доказательств для которой не существует.

 

В своем эксперименте американские ученые проанализировали фазовые переходы атомов цезия. Для этого пары цезия охлаждали до температур, близких к абсолютному нулю, и «ловили» образовавшиеся бозоны (конденсаты Бозе — Эйнштейна) в статическое магнитное поле с различной угловой частотой, соответствующей трем осям. В результате пространственно облако холодного газа располагалось под углом в 45 градусов, а бозоны — оказывались заключены в одномерной оптической решетке. Для индукции фазового перехода (в ферромагнитную фазу) авторы систематически «встряхивали» бозоны, изменяя амплитуду и модуляцию решетки.

 

Фазовый переход бозонов (домены обозначены красным и синим цветами) при «встряхивании» оптической решетки. / © Logan W. Clark, Science, 2016

Фазовый переход бозонов (домены обозначены красным и синим цветами) при «встряхивании» оптической решетки. / © Logan W. Clark, Science, 2016

 

Результатом такого «встряхивания» был непрерывный квантовый фазовый переход. При переходе атомы, изначально парамагнитного металла, делились на ферромагнитные домены (области с различными векторами поляризации) с положительными и отрицательными импульсами. При этом размер доменов зависел от частоты «встряхиваний» и, как следствие, флуктуаций (от 0,6 до 3,6 нанометра в миллисекунду): он был меньше, когда «встряхивания» происходили с большей скоростью, и атомы быстрее начинали релаксацию после прохождения критической точки. Картина распределения доменов соответствовала механизму Киббла-Зурика.

 

«Фазовый переход квантового газа в оптической решетке, который демонстрирует наш эксперимент, аналогичен переходу ранней Вселенной. Любая система, совершающая квантовый фазовый переход, должна обладать свойствами, которые мы наблюдали», — сообщил соавтор работы Логан Кларк (Logan Clark). Он добавил, что полученные данные могут быть экстраполированы на различные приложения. Например, механизм Киббла-Зурика может применяться в отношении жидких кристаллов, сверхтекучего гелия или клеточной мембраны.

Прочие науки

Naked Science Facebook VK Twitter
5 541
Комментарии
Аватар пользователя Владимир Ферез
Вчера
Какого же низкого мнения вы об ученых!
Аватар пользователя Владимир Ферез
Вчера
Интересно! Вы считаете ничем, фантазией или даже...
Аватар пользователя Farid Valitov
Вчера
Идеи китайского "закройщика" He Jiankui инициировали...
Комментарии

Быстрый вход

Или авторизуйтесь с помощью:

на сайте, чтобы оставить комментарий.
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку