يلاحظ الفيزيائيون اضمحلالًا كاذبًا في الفراغ في سائل فائق المغناطيسية – عالم الفيزياء

لاحظ الفيزيائيون في إيطاليا ظاهرة تُعرف باسم اضمحلال الفراغ الكاذب لأول مرة. إن هذا العمل، الذي تم إجراؤه في سائل فائق المغناطيسية، يعزز فهمنا لتحولات الطور المغناطيسي المغناطيسي ويمكن أن يلقي المزيد من الضوء على استقرار الكون المبكر.

تحتوي بعض أنواع الأنظمة الكمومية على حالات فراغ شبه مستقرة (كاذبة) بالإضافة إلى حالة فراغ أرضية مطلقة (حقيقية). تمثل هذه الحالات تكوينات مختلفة للمجال الكمي، ويمكن أن يتحلل الحقل من حالة الفراغ الزائفة إلى الحالة الحقيقية. عندما يحدث هذا، تتشكل مناطق مجهرية موضعية من الفراغ الحقيقي - فقاعات - محاطة ببقع من الفراغ الزائف.

"لقد تمت مناقشة مثل هذه الآلية في الأصل في سياق علم الكونيات لدراسة استقرار كوننا، والذي يمكن أن يكون في تكوين مستقر أو شبه مستقر"، كما يوضح. غابرييل فيراري، وهو فيزيائي في جامعة ترينتو، إيطاليا، الذي شارك في قيادة الدراسة مع جياكومو لامبوريسي, أليسيو ريكاتي و اليساندرو زينيسيني ل مركز Pitaevskii BEC، CNR-INO في ترينتو، إيطاليا. "في الواقع، يُعتقد أن اضمحلال الفراغ يلعب دورًا مهمًا في كيفية إنشاء المكان والزمان والمادة في الانفجار الكبير."

فقاعات تتولد بشكل عفوي

وفي العمل الجديد مركز بيتايفسكي بيك استخدم الفريق ذرات الصوديوم ذات الحالة الأرضية المغناطيسية لاستكشاف اضمحلال الفراغ الزائف في نظام كمي متعدد الأجسام. قام الفريق بإعداد هذا النظام عن طريق حصر الذرات في مصيدة بصرية وتبريدها إلى أقل من ميكروكلفن فوق الصفر المطلق، حيث تشكل سائلًا مغناطيسيًا فائقًا.

يشرح لامبوريسي: "لقد أعددنا النظام في حالة شبه مستقرة حيث يتم استقطاب السائل الفائق في الاتجاه المعاكس بالنسبة للمجال المغناطيسي المطبق". "بعد مرور بعض الوقت، رأينا أن النظام يولد فقاعات تلقائيًا في مناطق مجهرية تتماشى مع المجال المغناطيسي."

العمل مع المنظرين في جامعة نيوكاسل، المملكة المتحدةكما أظهر الفريق أيضًا أن هذه الفقاعات كانت، على حد تعبير ريكاتي، "أول دليل تجريبي على آلية التحلل الفراغي الكاذب في مجال كمي مجهري".

واصل الباحثون قياس العلاقة بين متوسط ​​وقت اضمحلال الفقاعات والمعلمات القابلة للضبط تجريبيًا مثل فرق الطاقة بين حالات الفراغ الحقيقية والكاذبة (والتي تتغير مع المجال المغناطيسي المطبق بسبب تأثير زيمان). ووجدوا أن الاختلافات الصغيرة تؤدي إلى تغييرات كبيرة في وقت الاضمحلال. يقول لامبوريسي: "تظهر نتائجنا توافقًا جيدًا للغاية مع تنبؤات نموذج نفق نظرية المجال (Instanton)، مما يؤكد الأصل الكاذب لتحلل الفراغ في نظامنا". عالم الفيزياء.

إنجاز فني

ويرد وصف نتائج هذه التجارب في فيزياء الطبيعةويؤكد لامبوريسي أن الحصول عليها كان تحديًا تقنيًا. ومن بين عوامل أخرى، يجب أن يكون المجال المغناطيسي الخارجي مستقرًا للغاية للحفاظ على التماسك المغزلي لنظام السوائل الفائقة. ولتحقيق الاستقرار المطلوب، كان على الفريق تركيب درع مغناطيسي حول الغاز الذري شديد البرودة، وهي مهمة صعبة، نظرًا لأنهم كانوا بحاجة للوصول إلى النظام باستخدام أشعة الليزر للتعامل مع الذرات.

حول الكون

في حين قام الباحثون بتحليل المدة التي يستغرقها تكوين الفقاعات، إلا أن هذه مجرد خطوة أولى. وهم يخططون الآن لدراسة ديناميكيات الفقاعات في بيئة خاضعة للرقابة لفهم طبيعة نمو الفقاعات.

"ستكون الخطوة المهمة الأخرى هي زيادة البعد الفعال للنظام من شبه أحادي البعد، كما في الدراسة الحالية، حيث يكون التحليل النظري أسهل، إلى ثنائي الأبعاد، حيث تظهر ظواهر مثيرة للاهتمام مثل تصادم الفقاعات واندماجها، يقول زينيسيني. "تمت دراسة العديد من سمات نواة الفقاعات وديناميكياتها نظريًا في سياق علم الكونيات، حيث لا يمكن الوصول إلى التجارب بعد. إنها ذات صلة كبيرة بمجتمع المادة المكثفة أيضًا، نظرًا لأنها مرتبطة بالديناميكيات المغناطيسية الكمومية التي يمكن ملاحظتها تجريبيًا - كما أظهرنا في عملنا.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/physicists-observe-false-vacuum-decay-in-a-ferromagnetic-superfluid/