Одна цель науки-найти физические описания природы, изучая, как основные компоненты системы взаимодействуют друг с другом. Для сложных многочастичных систем, эффективных теорий, которые часто используются с этой целью. Они позволяют описать взаимодействие без необходимости соблюдать систему на мельчайшем масштабе. Физики в Гейдельбергском университете разработали новый метод, который позволяет выявить такие теории экспериментально с помощью так называемых квантовых симуляторов. Результаты научно-исследовательской работы, под руководством профессора д-р Маркус Oberthaler (экспериментальной физики) и проф. д-р Юрген Берг (теоретическая физика), были опубликованы в журнале Nature физики.
Выведения предсказаний о физических явлениях на уровне отдельных частиц из микроскопических описание практически невозможно для больших систем. Это относится не только к квантовой механике многочастичных систем, но и для классической физики, например, при нагревании воды в кастрюле должен быть описан на уровне отдельных молекул воды. Но если в системе наблюдается на больших масштабах, как волны на воде в горшке, новые свойства могут стать актуальными под определенные условия. Чтобы эффективно описать такие физики, использовать эффективные теории. «Наше исследование было направлено на выявление этих теорий в экспериментах с помощью квантовых симуляторов», — объясняет Торстен Заче, основным автором теоретической части исследования. Квантовые симуляторы используются для изменения многих систем организма более просто и для расчета их свойств.
Гейдельбергский физиков недавно продемонстрировали свой новый метод в эксперименте на ультрахолодных атомов рубидия, которые захватили в оптическую ловушку и вывел из равновесия. «В сценарии мы подготовили, атомы ведут себя как крошечные магниты, ориентацию которого мы можем точно огласить, используя новые процессы», по словам Максимилиана Прюфер, основным автором в экспериментальной части исследования. Для определения эффективного взаимодействия этих «магнитах» эксперимент должен быть повторен несколько тысяч раз, которая требует высокой стабильности.
«Основополагающие теоретические концепции позволяют интерпретировать экспериментальные результаты совершенно по-новому и тем самым получить выводы в результате экспериментов в областях, которые до сих пор были недоступны через теорию», — отмечает профессор Oberthaler. «В свою очередь, это может сказать нам о новых типов теоретических подходов для успешного описания соответствующих физических законов в сложных многочастичных системах», — утверждает профессор Берг. Подход, используемый в Гейдельберге физиков будет передана на ряд других систем, тем самым открывая новаторский территории для квантового моделирования. Юрген Маркус Берг и Oberthaler уверены, что этот новый способ определения эффективных теорий позволит ответить на фундаментальные вопросы физики.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!