פיזיקאים צופים בריקבון ואקום שקרי בנוזל-על פרומגנטי - עולם הפיזיקה

פיזיקאים באיטליה צפו לראשונה בתופעה המכונה ריקבון ואקום מזויף. העבודה, שבוצעה בנוזל-על פרומגנטי, מקדמת את ההבנה שלנו לגבי מעברי פאזה פרומגנטיים ויכולה לשפוך אור נוסף על יציבות היקום המוקדם.

לסוגים מסוימים של מערכות קוונטיות יש מצבי ואקום מטסטיבים (שקריים) וכן מצב ואקום אבסולוטי (אמיתי). מצבים אלה מייצגים תצורות שונות של שדה קוונטי, והשדה יכול להידרדר ממצב הריק השקרי למצב האמיתי. כאשר זה קורה, נוצרים אזורים מקרוסקופיים מקומיים של ואקום אמיתי - בועות - מוקפים בכתמי ואקום שקרי.

"מנגנון כזה נדון במקור בהקשר של קוסמולוגיה כדי לחקור את היציבות של היקום שלנו, שיכול להיות בתצורה יציבה או מט-יציבה", מסביר גבריאלה פרארי, פיזיקאי ב- אוניברסיטת טרנטו, איטליה, שהוביל את המחקר יחד עם ג'אקומו למפורסי, אלסיו רקטי ו אלסנדרו זנסיני של Pitaevskii BEC Center, CNR-INO בטרנטו, איטליה. "אכן, ריקבון ואקום נחשב למלא תפקיד חשוב באופן שבו החלל, הזמן והחומר נוצרו במפץ הגדול."

בועות שנוצרו באופן ספונטני

בעבודה החדשה, ה Pitaevskii BEC Center הצוות השתמש באטומי נתרן עם מצב קרקע פרומגנטי כדי לחקור ריקבון ואקום כוזב במערכת קוונטית בעלת גוף רב. הצוות הכין את המערכת הזו על ידי כליאת האטומים במלכודת אופטית וקירורם לפחות ממיקרוקלווין מעל האפס המוחלט, שם הם יוצרים נוזל-על פרומגנטי.

"הכנו את המערכת במצב metstable שבו הנוזל העל מקוטב בכיוון ההפוך ביחס לשדה המגנטי המופעל", מסביר למפורסי. "לאחר זמן מה, ראינו שהמערכת יצרה בועות באופן ספונטני באזורים מקרוסקופיים המיושרים עם השדה המגנטי".

עבודה עם תיאורטיקנים ב- אוניברסיטת ניוקאסל, בריטניה, הצוות הראה עוד שהבועות הללו היו, במילותיו של רקטי, "הראיה הניסויית הראשונה למנגנון של ריקבון ואקום שקרי בשדה קוונטי מקרוסקופי".

החוקרים המשיכו למדוד את הקשר בין זמן ההתפרקות הממוצע של הבועות לבין פרמטרים הניתנים לכוונון ניסיוני כגון הפרש האנרגיה בין מצבי ואקום אמיתיים לשקריים (שמשתנה עם השדה המגנטי המופעל עקב אפקט זימן). הם מצאו כי שינויים קטנים מובילים לשינויים גדולים בזמן ההתפרקות. "התוצאות שלנו מראות התאמה טובה מאוד עם התחזיות של מודל מנהור של תורת השדה (אינסטנטון), ובכך מאשרות את מקור דעיכת הוואקום השגוי של המערכת שלנו", אומר למפורסי. עולם הפיזיקה.

הישג טכני

תוצאות הניסויים הללו מתוארות ב פיזיקת טבע, ולמפורסי מדגיש שהשגתן הייתה מאתגרת מבחינה טכנית. בין שאר הגורמים, השדה המגנטי החיצוני צריך להיות יציב במיוחד כדי לשמר את קוהרנטיות הספין של מערכת העל-נוזל. כדי להשיג את היציבות הנדרשת, הצוות היה צריך להתקין מגן מגנטי סביב הגז האטומי האולטרה-קר - משימה מסובכת, בהתחשב בכך שהם צריכים לגשת למערכת באמצעות קרני לייזר כדי לתפעל את האטומים.

על פני היקום

בעוד החוקרים ניתחו כמה זמן לוקח לבועות להיווצר, זה רק הצעד הראשון. כעת הם מתכננים לחקור דינמיקה של בועות בסביבה מבוקרת כדי להבין את אופי צמיחת הבועות.

"צעד חשוב נוסף יהיה להגדיל את הממדיות האפקטיבית של המערכת מממד חד-מימדי, כמו במחקר הנוכחי, שבו הניתוח התיאורטי קל יותר, לדו-מימדי, שבו מופיעות תופעות מעניינות כמו התנגשויות בועות והתמזגות, " אומר זנסיני. "מאפיינים רבים של גרעין ודינמיקה של בועות נחקרו באופן תיאורטי בהקשר של קוסמולוגיה, שבה ניסויים עדיין אינם נגישים. עם זאת, הם רלוונטיים מאוד גם לקהילת החומר המעובה, מכיוון שהם קשורים לדינמיקה פרומגנטית קוונטית שניתן לצפות בה בניסוי - כפי שהוכחנו בעבודתנו."

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/physicists-observe-false-vacuum-decay-in-a-ferromagnetic-superfluid/