Квантовата физика ни изненада: Откритие, което разтърси учебниците

Случи се нещо невероятно

Хора, трябва да ви разкажа за едно откритие в квантовата физика, което ме шокира истински.

Учени създадоха нещо, наречено „фрактална Фермиева море" — и е доста странно. Странно до степен да се наложи да пренапишем учебниците.

Какво представлява Фермиевата море

Нека ви обясня по най-простия начин, за да не ви заболи главата.

Помните ли как в училище учихме, че електроните обикалят около атомите в слоеве? Ами на квантово ниво нещата са много по-организирани. Съществуват строги правила как се подреждат определени частици, наречени „фермиони" (електроните са сред тях), особено когато става много студено.

Тези частици се нареждат в енергийни нива като хора, заели места в театър. Не могат всички да се скупчат на едно място. Това подредено разположение при ниски температури е това, което физиците наричат „Фермиева море".

Красива, организирана система. Но тук започва интересната част.

Какво става, ако разбъркаме системата?

Екипът на Ханс-Кристоф Негерл с теоретика Ализе Бастианello искал да разбере какво ще стане, ако разтърсим тази подреденост. Взели ултрастудени цезиеви атоми и ги прекарвали напред-назад между условия на силно отблъскване и силно привличане.

Представете си, че блъскате перфектно подредена кула от блокчета. Не бихте очаквали да запази реда си, нали?

Е, точно това би трябвало да се случи с тези квантови частици. Системата би трябвало да стане хаотична.

Но... не стана така.

Фракталната Фермиева море: Ред в хаоса

Вместо да потъне в хаос, атомите се преподредиха в нещо съвсем ново. Учените го наричат „фрактална Фермиева море", защото частиците следват променена версия на обичайните квантови правила.

Това е наистина учудващо. Както един от изследователите каза: „Това състояние е силно възбудено, но не е случайно. Има скрит ред, който се вижда в корелациите."

Яко, нали? Системата е енергизирана, далеч от това, което физиците наричат „равновесие" (когато нещата са се установили), но въпреки това поддържа тайна организация.

Защо е важно

Ето защо това ме вълнува толкова: открихме нов тип квантово поведение, който съществуващите теории не бяха предвидили.

Екипът откри характерни модели в начина, по който тези частици си взаимодействат — включително нещо наречено „Осцилации на Фридел" (вълнообразни вариации) — които не съвпадат с очакванията на стандартните ни модели.

Обичайната теория за едномерни квантови системи е така наречената „теория на Тонагана-Лутинджър". Но тази нова фрактална Фермиева море не се вмества в нея.

Какво означава това за науката?

Честно? Отваря се цяла нова територия за изследване.

Възможността да създаваме и изучаваме възбудени квантови състояния със запазен скрит ред дава на учените нов начин да проучват квантовата материя. Сякаш открихме нова стая в къща, за която мислехме, че сме я обходили цялата.

Освен това има нещо наистина красиво в това, че дори когато силно разбъркаме квантова система, природата намира начин да наложи структура. Напомня ми, че вселената е много по-странна и елегантна, отколкото обикновено й признаваме.

Самите изследователи наричат това „контролиран начин да проучим квантовата материя отвъд обичайните равновесни модели" — което на човешки език означава „току-що открихме нещо, с което ще се занимаваме дълги години".

Ще следя развитието. Ако сте запалени по тези неща като мен — вие също.

Източник: ScienceDaily