Fyysikot havaitsevat väärän tyhjiön hajoamisen ferromagneettisessa supernesteessä – Fysiikan maailma

Italian fyysikot ovat havainneet ensimmäistä kertaa ilmiön, joka tunnetaan nimellä väärä tyhjiöhajoaminen. Työ, joka suoritettiin ferromagneettisessa supernesteessä, edistää ymmärrystämme ferromagneettisista faasisiirtymistä ja voi valaista enemmän varhaisen universumin vakaudesta.

Joillakin kvanttijärjestelmillä on metastabiilit (väärät) tyhjiötilat sekä absoluuttinen perus (tosi) tyhjiötila. Nämä tilat edustavat kvanttikentän erilaisia ​​konfiguraatioita, ja kenttä voi vaimentua väärästä tyhjiötilasta todelliseen. Kun näin tapahtuu, muodostuu paikallisia makroskooppisia todellisen tyhjiön alueita – kuplia – joita ympäröivät väärän tyhjiön laikkuja.

"Tällaisesta mekanismista keskusteltiin alun perin kosmologian yhteydessä universumimme vakauden tutkimiseksi, joka voi olla vakaassa tai metastabiilissa konfiguraatiossa", selittää. Gabriele Ferrari, fyysikko yrityksessä Trenton yliopisto, Italia, joka johti tutkimusta yhdessä Giacomo Lamporesi, Alessio Recati ja Alessandro Zenesini että Pitaevski BEC Center, CNR-INO Trentossa, Italiassa. "Itse asiassa tyhjiöhajoamisen uskotaan olevan tärkeä rooli avaruuden, ajan ja aineen luomisessa alkuräjähdyksessä."

Spontaanisti syntyneet kuplat

Uudessa teoksessa Pitaevskii BEC Center ryhmä käytti natriumatomeja, joilla oli ferromagneettinen perustila, tutkiakseen väärää tyhjiöhajoamista monikappaleisessa kvanttijärjestelmässä. Ryhmä valmisteli tämän järjestelmän sulkemalla atomit optiseen ansaan ja jäähdyttämällä ne alle mikrokelvinin absoluuttisen nollan yläpuolelle, missä ne muodostavat ferromagneettisen supernesteen.

"Valmisimme järjestelmän metastabiilissa tilassa, jossa superneste on polarisoitunut vastakkaiseen suuntaan käytetyn magneettikentän suhteen", Lamporesi selittää. "Jonkin ajan kuluttua näimme, että järjestelmä synnytti spontaanisti kuplia makroskooppisilla alueilla, jotka olivat linjassa magneettikentän kanssa."

Työskentely teoreetikkojen kanssa Newcastlen yliopisto, Iso-Britannia, ryhmä osoitti lisäksi, että nämä kuplat olivat Recatin sanoin "ensimmäinen kokeellinen todiste väärän tyhjiön hajoamisen mekanismista makroskooppisessa kvanttikentässä".

Tutkijat jatkoivat mittaamaan kuplien keskimääräisen vaimenemisajan ja kokeellisesti säädettävien parametrien, kuten todellisten ja väärien tyhjiötilojen energiaeron (joka muuttuu käytetyn magneettikentän mukaan Zeeman-ilmiön vuoksi), välistä suhdetta. He havaitsivat, että pienet vaihtelut johtavat suuriin muutoksiin vaimenemisajassa. "Tuloksemme osoittavat erittäin hyvän yhteensopivuuden kenttäteorian tunnelointimallin (instanton) ennusteiden kanssa, mikä vahvistaa järjestelmämme väärän tyhjiöhajoamisen alkuperän", Lamporesi kertoo. Fysiikan maailma.

Tekninen saavutus

Näiden kokeiden tulokset on kuvattu kohdassa Luontofysiikka, ja Lamporesi korostaa, että niiden hankkiminen oli teknisesti haastavaa. Muiden tekijöiden ohella ulkoisen magneettikentän on oltava erittäin vakaa supernestejärjestelmän spin-koherenssin säilyttämiseksi. Vaaditun vakauden saavuttamiseksi tiimin oli asennettava magneettisuoja ultrakylmän atomikaasun ympärille – hankala tehtävä, koska heidän oli päästävä järjestelmään lasersäteillä atomien manipuloimiseksi.

Universumin halki

Vaikka tutkijat ovat analysoineet, kuinka kauan kuplien muodostuminen kestää, tämä on vasta ensimmäinen askel. He aikovat nyt tutkia kuplan dynamiikkaa kontrolloidussa ympäristössä ymmärtääkseen kuplien kasvun luonteen.

”Toinen tärkeä askel on lisätä järjestelmän tehokasta ulottuvuutta lähes yksiulotteisesta, kuten tässä tutkimuksessa, jossa teoreettinen analyysi on helpompaa, kaksiulotteiseksi, jossa esiintyy mielenkiintoisia ilmiöitä, kuten kuplatörmäyksiä ja sulautumista, Zenesini sanoo. ”Monien kuplan ydintymisen ja dynamiikan piirteitä tutkittiin teoreettisesti kosmologian yhteydessä, jossa kokeet eivät ole vielä saatavilla. Ne ovat kuitenkin erittäin tärkeitä myös tiivistyneiden aineiden yhteisölle, koska ne liittyvät kvanttiferromagneettiseen dynamiikkaan, jota voidaan havaita kokeellisesti – kuten olemme osoittaneet työssämme.”

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/physicists-observe-false-vacuum-decay-in-a-ferromagnetic-superfluid/