Et kvantetriks antydet evig stabilitet. Nå faller det fra hverandre. | Quanta Magazine

Det er en sannhet i både fysikk og hverdagslig erfaring at ting faller fra hverandre. Is smelter. Bygninger smuldrer opp. Enhver gjenstand, hvis du venter lenge nok, blir blandet sammen med seg selv og omgivelsene til det ugjenkjennelige.

Men fra og med 2005 fikk en rekke gjennombrudd denne dødsmarsjen til å virke valgfri. I akkurat den riktige kvanteinnstillingen ville ethvert arrangement av elektroner eller atomer forbli stående i all evighet - selv ujevne arrangementer som dundrer med aktivitet. Funnet fløy i møte med den konvensjonelle visdommen om at kvantefenomener var skjøre ting, kun observerbare ved ekstremt lave temperaturer. Det slo også et hull i grunnlaget for termodynamikk, den ærverdige grenen av fysikk som forklarer fenomener som varme og entropi som uunngåelige konsekvenser av samspillet mellom enorme svermer av partikler.

Resultatene kom som et sjokk for fysikere Norman Yao, en utdannet student på den tiden som nå er professor ved Harvard University. "Hellige helvete," husket han at han tenkte, og brukte et sterkere ord enn helvete. "Hvis dette er sant i et interagerende system med mange partikler, svikter statistisk mekanikk. Termodynamikken svikter."

Forestillingen om en radikal ny kvantestabilitet spredte seg. Det inspirerte teoretikere til å trylle frem et menasjeri av nye faser av kvantestoff som tidskrystaller - systemer som opprettholder en gjentatt atferd på ubestemt tid uten å absorbere energi. Og kvanteingeniører som kjempet mot qubits for å bygge kvantedatamaskiner tok hjerte over denne indikasjonen på at kampen deres var en vinnbar kamp.

«I en kvantedatamaskin må du ha minne om de første forholdene; ellers kan du ikke gjøre noe,” sa Yao.

Akkumuleringen av bevis toppet seg i 2014 med et strengt matematisk bevis på at kvantemønstre faktisk kunne vare evig.

De siste årene har imidlertid løftet om evig stabile kvantestrukturer begynt å vingle. Slike mønstre kan faktisk vare i evigheter, som gjennombruddseksperimentene fant. Men en debatt raser om disse eonene virkelig kan strekke seg til evigheten, slik mange fysikere har trodd. I løpet av å dissekere den grunnleggende naturen til kvanteskjebnen, har de involverte fysikerne oppdaget tidligere ukjente kvantefenomener som truer stabiliteten til store horder av partikler.

"Du trodde du forsto [denne ideen] veldig godt, og nå gjør du det ikke," sa Vedika Khemani, fysiker ved Stanford University. "Det er morsomt. Det er et mysterium å løse igjen."

En smak av evigheten

En tidlig antydning av kvanteevigheten ble plukket opp av Phil Anderson, en fysiker som skulle bli en legende innen sitt felt. På 1950-tallet var Anderson ved Bell Labs og studerte det som den gang var blødende fysikk - oppførselen til elektroner inne i halvledere. Mens han prøvde å forstå noen forvirrende eksperimentelle resultater, fant han seg selv å tenke på et mer abstrakt problem.

Var det mulig, undret Anderson, å fange en enkelt kvantepartikkel på plass?

Det er lett å fange et klassisk objekt, for eksempel en biljardball. Bare omring den med barrierer, som skinnene til et biljardbord. Men kvantepartikler kan reise med fullstendig ignorering av barrierer ved å "tunnelere" gjennom dem. Haken er at de ikke kan reise langt. Tunnelering blir vanskelig - det vil si eksponentielt usannsynlig - jo lenger en partikkel prøver å gå. Anderson lurte på hvilke omgivelser som kunne inneholde en kvantefluktkunstner.

Hemmeligheten, fant han, var å stikke partikkelen inn i et "uordnet" kvantelandskap, et oversådd med topper og daler. Hver plassering vil ha en tilfeldig høyde, som representerer en tilfeldig energi. I et ekte materiale kan denne lidelsen komme fra urenheter som manglende atomer eller atomer av forskjellige elementer.

Med nok uorden, konkluderte Anderson, ville en partikkel aldri tunnelere langt. For å kunne tunnelere, må en partikkel finne et sted med lignende energi (eller i lignende høyde) som den den starter i. Og mer uorden gjør slike steder sjeldnere. Ved å se lenger inn i landskapet, kan en partikkel være i stand til å speide kandidatsteder på et anstendig klipp. Denne hastigheten kan være ganske høy i "høyere" dimensjoner som 2D-plan og 3D-klosser, der partikkelen har flere tilgjengelige alternativer. Men den eksponentielle vanskeligheten med å nå disse stedene vil alltid stige enda raskere, noe som gjør tunneling til et usannsynlig forslag.

Tunneldrift var ikke nok, argumenterte Anderson et 1958-papir. Et uordnet landskap av enhver dimensjon ville "lokalisere" en partikkel. Arbeidet gikk i hovedsak ulest i årevis, selv om det til slutt ville bidra til å sikre ham en del av 1977 Nobelprisen i fysikk.

Mens Andersons funderinger var inspirert av elektroner i en halvleder, avslører innrammingen hans at han tenkte mer abstrakt. Anomalien som hadde motivert ham var en mystisk motstand blant elektroner mot en prosess kjent som termalisering. Han søkte å forstå dypere når et system ville eller ikke ville termalisere. Han var ikke den første fysikeren som studerte dette fenomenet, men spørsmålene han reiste i sitt arbeid ville fange fantasien til en senere generasjon fysikere.

"Det var 50 år forut for sin tid," sa David Huse, fysiker ved Princeton University.

I hverdagsspråket er termalisering den naturlige tendensen til at systemer blandes sammen. En ny kortstokk mister raskt sin opprinnelige rekkefølge. Et sandslott ender opp som en våt sandklump. I termodynamikk er denne trenden en enkel konsekvens av statistikk. Det er bare noen få måter å bestilles på og et enormt antall måter å blandes på, så et opprinnelig bestilt system er ekstremt sannsynlig å ende opp med å blandes.

Nøkkeltrekket ved termalisering er at eventuelle innledende mønstre blir utslettet av blandingen. Enhver innledende hot spot eller konsentrasjon av energi, for eksempel, sprer seg til ingen ytterligere spredning er mulig. På dette tidspunktet blir systemet stabilt og slutter å endre seg merkbart - et scenario fysikere omtaler som termisk likevekt.

I ettertid ser fysikere at Andersons arbeid inneholdt kimen til et opprør mot termalisering. Han hadde vist at et uordnet landskap kunne fange én partikkel. Nøkkelspørsmålet ble: Kan det lokalisere mange partikler? Hvis partikler ble sittende fast på plass, ville ikke energi spre seg, og et system ville aldri termalisere. Som det motsatte av termalisering, vil lokalisering representere en helt ny type stabilitet, en uventet måte for kvantemønstre av energi å vedvare for alltid.

"Å vite om termalisering er denne universelle tingen som vil skje i et lukket system, eller om det kan brytes helt ned," sa Maissam Barkeshli, en fysiker ved University of Maryland, "er et av de mest grunnleggende spørsmålene i fysikk."

Å svare på det spørsmålet ville imidlertid kreve å løse et problem som fikk Andersons nobelprisvinnende arbeid til å virke som en oppvarming. Den grunnleggende problemstillingen er at grupper av partikler kan påvirke hverandre på kolossalt komplekse måter. Å gjøre rede for disse interaksjonene viste seg å være så komplisert at det ville gå nesten 50 år mellom Andersons artikkel fra 1958 og de første seriøse forsøkene på å forstå lokalisering i mange-partikkelsystemer, som fysikere kaller mangekroppslokalisering.

Det utrolige svaret som skulle dukke opp, et halvt århundre senere, var at termalisering ikke alltid er uunngåelig. I strid med termalisering virket lokalisering av mange kropper mulig.

"Det bryter termodynamikkens lover," sa Wojciech De Roeck, fysiker ved KU Leuven i Belgia. "Det betyr at kaos ikke alltid vinner."

Fremveksten av lokalisering av mange kropper

Blockbuster-oppfølgeren til Andersons verk kom i 2005, da Denis Basko, Igor Aleiner og Boris Altshuler, publiserte fysikere med tilknytning ved Princeton og Columbia universiteter, en landemerkeartikkel som ville gjøre initialene deres umiddelbart gjenkjennelige for forskere på feltet. I den studerte BAA om atomære urenheter i et metall kunne lokalisere elektroner, fange dem i nærheten av atomer og transformere det ledende materialet til en isolator.

In 88 sider av tett matematikk bestående av 173 nummererte ligninger og 24 figurer (ekskludert vedlegg), viste BAA at et rotete materiale faktisk kunne stoppe grupper av elektroner i sporene deres, omtrent som Anderson hadde vist at det kunne stoppe en partikkel. Arbeidet deres startet effektivt studiet av mangekroppslokalisering, eller MBL.

"Det var virkelig en tour de force," sa Khemani. "De viste at MBL er stabil i alle dimensjoner." Arbeidet var også ugjennomtrengelig. Forskere trodde det, men forsto det ikke godt nok til å bygge videre på det. "Ingen kunne virkelig gjøre BAA-beregningen andre enn dem," sa Jed Pixley, en kondensert materie-fysiker ved Rutgers University.

Men BAAs funn sendte krusninger over Princeton-campus. Basko fortalte sin venn Vadim Oganesyan, som diskuterte det med sin rådgiver, David Huse. De to av dem kjørte allerede datasimuleringer som ville tillate dem å teste BAAs ideer mer direkte i den mer abstrakte konteksten termalisering.

I sine simuleringer satte Huse og Oganesyan opp kjeder av kvantepartikler som kunne peke opp eller ned og kunne snu naboene. Da de la til mer og mer uorden, i henhold til lokaliseringsoppskriften, så de tegn på at partikkelkjedene gikk over fra et termaliserende scenario (hvor for eksempel en raskt snudd partikkel ville spre energien sin og begynne å snu naboene) til et nesten lokalisert scenario (hvor partikkelen vil holde på energien sin). Overgangen fra termalisering til lokalisering ved et visst uordensnivå så snarere ut som overganger mellom faser av materie, som mellom væske og is, som skjer ved en viss temperatur.

Kan MBL kvalifisere som en slags fase? Faser har en spesiell status i fysikk. De har også en spesiell definisjon. Avgjørende er at en fase av materie må være stabil i en uendelig lang tidsperiode, og for et uendelig stort system. Hvis det faktisk var en overgang mellom termalisering og lokalisering, og hvis lokalisering skjedde på ubestemt tid for uendelige systemer, kunne kanskje de to typene stabilitet betraktes som faser i seg selv.

Oganesyan og Huse kunne ikke simulere uendelig lange kjeder i uendelig lange tider (de kunne gjøre rundt et dusin partikler), så de var ikke overrasket over at de så ufullkomne tegn på lokalisering. Men etter hvert som de gjorde kjedene lengre, ble overgangen til lokalisering skarpere. Deres første verk, lagt ut i 2006, ertet den spennende muligheten for at for uendelig lange kjeder med nok lidelse, kan det eksistere en lokaliserende fase.

Kanskje enda viktigere, simuleringene deres var enkle å forstå. "David gjorde beregningen slik at hvem som helst kunne gjøre det," sa Pixley.

Påfølgende numeriske studier støttet forestillingen om at et robust landskap kunne lokalisere energi, og fysikere begynte å vurdere implikasjonene. Oversvømmelser av energi, ofte i form av varme, utsletter ømfintlige faser av kvantestoff. Men hvis tilstrekkelig taggete topper kunne stoppe spredningen av energi, kan kvantestrukturer overleve ved effektivt hvilken som helst temperatur. "Du er i stand til å oppnå fenomener som vi virkelig assosierer og bare forstår ved null temperatur," sa Anushya Chandran, en fysiker ved Boston University som studerte MBL som Princeton-student.

En høyprofilert kvantestruktur for å vokse ut av MBL var et mønster i tid. Snu den ene enden av en kjede av partikler med en viss hastighet, og hele kjeden kan vende mellom to konfigurasjoner uten å absorbere noe av energien fra vendingen. disse "tidskrystaller” var en eksotisk fase av materie utenfor likevekt, som var mulig bare fordi et tilstrekkelig uordnet landskap stoppet ethvert tenkelig arrangement av partikler fra å nå termisk likevekt.

"Det er bare ingen analog," sa Khemani, som kom gjennom Princeton rundt denne tiden og ville fortsette å spille en banebrytende rolle i å forstå og skape tidskrystaller. "Det er et fullstendig paradigmeskifte."

Den siste biten i det teoretiske puslespillet falt på plass i 2014, da John Imbrie, en matematisk fysiker ved University of Virginia, viste at hvis du kunne sette sammen en uendelig lang kjede av partikler med nok uorden, enhver konfigurasjon forblir lokalisert. Til tross for partiklenes evne til å samhandle med sine naboer, ville de hver for seg fortsette å gjøre sine egne ting for alltid.

Det strenge matematiske beviset, slike som er sjeldne i fysikk, var et resultat av fem års innsats. Alt annet enn garantert at lokalisering var mulig, og befestet statusen som en fase. "Når du gjør et matematisk argument, må du vurdere alle muligheter," sa Imbrie. "Det er en del av skjønnheten."

Omtrent på samme tid bekreftet fysikere med laboratorier som spesialiserte seg på å manipulere kalde atomer at ekte partikler oppførte seg omtrent på samme måte som digitale partikler. Et beskjedent antall atomer adskilt av fjell av lys sprer seg ut i istempo, både når arrangert i 1D-linjer og når satt opp i 2D rutenett.

Med en overvekt av eksperimentelle, matematiske og numeriske bevis, virket MBL bestemt til å gå inn i pantheonet av faseoverganger sammen med magnetisme og superledning. Fysikere forventet at et bredt utvalg av forskjellige systemer i forskjellige dimensjoner åpenbart kunne se bort fra deres antatte termodynamiske skjebne.

I 2022 tildelte American Physical Society Altshuler, Huse og Aleiner den prestisjetunge Lars Onsager-prisen, oppkalt etter den matematiske fysikeren som beviste at en tegneseriemodell fanget opp faseovergangen da et materiale ble magnetisert.

Men allerede før premiene ble delt ut, hadde ideen om uendelig holdbare strukturer begynt å falle fra hverandre.

Starten på slingringen

Den første skjelvingen kom omtrent halvannet år etter Imbries bevis.

Husk at overgangen fra termalisering til lokalisering antas å gå ned som overganger mellom kjente faser av materie. Når metall magnetiserer, for eksempel, endres visse egenskaper med bestemte hastigheter, beskrevet av omhyggelig beregnede ligninger. Spesielle verdier i disse ligningene har visse eksponenter, som 2 tommer x².

For en sann faseovergang i én dimensjon, hadde matematikere bevist at to av disse eksponentene må være større enn 2. Men MBL-simuleringene hadde funnet ut at de var 1 - en stor uenighet. I en fortsatt upublisert forhåndstrykk publisert i 2015, viste Oganesyan og Chandran, sammen med Christopher Laumann fra Boston University, at misforholdet ikke bare var en triviell bieffekt av å studere korte kjeder i stedet for uendelige. Noe mer grunnleggende virket feil.

"De så nøye på det," sa Huse. "Men vi kunne ikke finne ut hva som var galt."

En rekke større sjokk kom i løpet av de neste årene. Se for deg hva slags fjellandskap som ville føre til MBL. Utvid nå det landskapet til det uendelige i alle retninger. Hvis du tilfeldig utforsker nok av det, vil du på et tidspunkt støte på en utvidet flat patch.

Partikler i en flat sone kan lett finne tilstander med lignende energi som tunnel til, så de blander seg og termaliserer. I en slik region florerer energitilstander, noe som øker sjansene for at en partikkel i de nærliggende fjellene kan komme i kontakt og bli varmebehandlet selv, hevdet De Roeck ved KU Leuven og François Huveneers, som da var ved universitetet i Paris-Dauphine i Frankrike. Dermed kan den flate sonen tjene som en kilde for termaliserende energi.

Men kan en så liten lapp ta ned hele systemet? Scenarioet virket intuitivt omtrent like plausibelt som en badestamp i Denver som forårsaket nedsmeltninger i Vail, Breckenridge og Telluride. Fysikere aksepterte det ikke med en gang. Da De Roeck og Huveneers tok opp muligheten på konferanser, provoserte samtalene deres sinte utbrudd fra publikum.

"Det var en stor overraskelse," sa De Roeck. "Mange mennesker i begynnelsen trodde ikke på oss."

I en serie artikler som starter i 2016, De Roeck, Huveneers og samarbeidspartnere la frem sin sak for en prosess som nå er kjent som et snøskred. De hevdet at, i motsetning til en badestamp, kan det som starter som en dråpe termaliserte partikler snøball ned i et hav.

"Du har et varmebad, og det rekrutterer nærliggende steder til varmebadet," sa Imbrie. "Det blir sterkere og sterkere og trekker inn flere og flere nettsteder. Det er skredet.»

Det avgjørende spørsmålet var om et snøskred ville få fart eller miste det. For hvert trinn ville varmebadet faktisk blitt et større og bedre energireservoar. Men hvert trinn gjorde det også vanskeligere å termalisere det neste stedet. Som minner om Andersons enkeltpartikkellokalisering, kom debatten ned til et kappløp mellom to effekter: badets forbedring kontra vanskeligheten med å vokse videre.

De Roeck og Huveneers hevdet at snøskred ville vinne i to og tre dimensjoner, fordi de lagret energitilstander utrolig raskt - med hastigheter relatert til deres raskt voksende område (i 2D) eller volum (i 3D). De fleste fysikere aksepterte at snøskred i disse landskapene var ustoppelige, noe som gjorde MBL til et fjerntliggende prospekt i ark eller murstein.

Men muligheten for MBL i endimensjonale kjeder overlevde, fordi et snøskred som sveiper over en linje påløper energitilstander langsommere. Faktisk blir varmebadet kraftigere med omtrent samme hastighet som vekstvansker øker. Det var uavgjort. Skred kan fortsette i 1D, eller de kan stoppe.

Andre fysikere ble i mellomtiden skeptiske til at MBL kunne eksistere selv i en 1D-kjede. I 2019, et team av slovenske kaoseksperter inkludert Tomaž Prosen analyserte gamle numeriske data på nytt og fremhevet det faktum at etter hvert som landskapet ble mer fjellrikt, avtok termaliseringen enormt men stoppet aldri helt opp — en ubeleilig sannhet MBL-forskere hadde tatt for å være en artefakt av deres småskala-simuleringer. Anatoli Polkovnikov fra Boston University og Dries Sels, nå ved New York University og Flatiron Institute, blant andre forskere, kom til lignende konklusjoner. Argumentene deres utfordret direkte den sentrale lokket til MBL: løftet om evig liv for et kvantesandslott.

"På nivået med teoretikere som snakker om MBL," sa Chandran, "er det et ærlig-til-Gud-regime der [termaliseringstiden] ikke bare er universets alder, og vi kan ikke se det. Nei, det er virkelig uendelig.»

En heftig debatt fulgte, både i akademisk litteratur og i private diskusjoner. Sels og Huse brukte timer på Zoom under pandemiens dyp. De snakket forbi hverandre til tider, men hver tilskriver den andre produktiv innsikt. Inn- og utkantene av kontroversen er ekstremt tekniske, og ikke engang de involverte forskerne kan fullt ut artikulere alle perspektivene. Men til syvende og sist kommer forskjellene deres ned på at hver leir får en annen utdannet - ekstremt utdannet - til å gjette på hva du ville se hvis du kunne se en kjede av partikler snu seg for alltid.

De to sidene er fortsatt uenige om hvorvidt en ekte MBL-fase eksisterer i én dimensjon, men et konkret resultat av sammenstøtet er at det fikk forskere til å granske effekten som snøskred kan ha på den antatte utbruddet av MBL.

De skeptiske gruppene "hadde noen veldig gode poeng, men de tok dem litt for langt," sa Huse. – Det motiverte oss virkelig.

Huse, i samarbeid med et team av MBL-veteraner inkludert Khemani, laget en måte å simulere effekten av et snøskred på korte kjeder uten å faktisk utløse en. (Ingen har sett et snøskred, selv numerisk, fordi for å få en stor nok flat flekk kan det hende du trenger en kjede som er milliarder av partikler lang, anslår Sels, og forskere studerer vanligvis kjeder på rundt 12.) Sels utviklet deretter sin egen skredmock- opp.

De to gruppene kom til lignende konklusjoner i 2021: MBL-overgangen, hvis den fantes, krevde et mye mer fjellandskap enn forskerne hadde trodd. Med det robusthetsnivået som tidligere ble antatt å forårsake MBL, ville termaliseringen avta, men ville ikke stoppe. For å gi kvantesnømenn en sjanse til å kjempe mot snøskred, måtte landskapet være mer uordnet enn Huse og kompani hadde ant. Huses gruppe fant først ut at fjellene måtte være minst dobbelt så robuste. Sels arbeid presset dette tallet opp til minst seks ganger så robust, noe som gjorde fjellene mer lik Himalaya enn Rockies. MBL kan fortsatt forekomme i disse ekstreme omgivelsene, men teorien som var bygget rundt den mindre robuste overgangen hadde faktisk problemer.

"Vi aksepterte det på en måte for grundig, og vi så ikke på finessene i det," sa Huse.

I 2021-arbeidene omskrev og utvidet forskerne MBL-fasediagrammet for 1D-kjeder. I Kansas-lignende flatland termaliseres partikler raskt. I Rockies omklassifiserte forskerne MBL "fasen" som et "pre-termisk regime." Dette er det tilsynelatende stabile regimet oppdaget av BAA, Princeton-simuleringene og atomeksperimenter. Men nå hadde forskerne konkludert med at hvis man ventet ekstremt lenge - bokstavelig talt milliarder av år på noen oppsett - ville partikler separert av Rockies faktisk blande seg og termalisere.

Utenfor Rockies ligger Himalaya. Hva som skjer der er fortsatt et åpent spørsmål. Sels og Prosen er overbevist om at energi vil spre seg og termalisering til slutt vil skje, selv om det tar evigheter. Huse og selskapet fortsetter å tro at ekte MBL setter inn.

Den viktigste av grunnene deres til å tro på MBL er 2014-beviset. Av de en gang så mange pilarene av bevis som støtter eksistensen av ekte MBL, er Imbries bevis det siste som står. Og etter en karriere med å utvikle skreddersydde matematiske verktøy for akkurat denne typen problemer, står han ved det.

"Det er ikke uhørt i matematikk å ha en feil i et bevis," sa han, "men jeg tror jeg vet hva jeg gjør."

Beviset skiller fysikere, men fordi fysikere ikke forstår det. Det er ikke på grunn av mangel på forsøk. Laumann fikk en gang Imbrie til å lære beviset til ham og en håndfull forskere i løpet av en uke i Italia, men de kunne ikke følge trinnene i detalj. Det er imidlertid ikke helt overraskende, ettersom fysikere vanligvis bruker matematikk på en raskere og løsere måte enn matematikere gjør. Imbries argument er ikke avhengig av noe spesifikt nivå av robusthet i landskapet, så de nylige revisjonene av MBL-fasediagrammet undergraver det på ingen måte. For å finne ut om MBL virkelig eksisterer, må forskere spenne seg fast og enten finne et problem i beviset eller verifisere hver linje.

Slik innsats er i gang. Sels og samarbeidspartnere sier at de avslutter et argument som vil motsi Imbries. I mellomtiden er De Roeck og Huveneers, matematikerne som oppdaget skredtrusselen, to år i gang med et forsøk på å omskrive Imbries bevis i en mer tilgjengelig form. De Roeck sier at de har satt alle de viktigste brikkene på plass, og så langt ser logikken solid ut.

"MBL, jeg tror det eksisterer," sa De Roeck. Men "vi driver med matematikk her, så ethvert lite problem kan avspore hele greia."

Beyond Quantum Angels

I universet vi bor i, som i seg selv vil termalisere i løpet av et ubegripelig antall år, er varighet alltid noe av en illusjon. Manhattan synker under sin egen vekt kl 1.6 centimeter per tiår. Kontinentene vil slå seg sammen om omtrent 250 millioner år. Og mens det er det en myte at bunnen av middelalderske glassmalerier har blitt litt tykkere gjennom århundrene, tror fysikere at glass flyter over en ukjent tidsskala, sannsynligvis mange milliarder år eller mer.

Hvis MBL viser seg å være ustabil, vil et lokalisert system med mange kropper være minst like holdbart som noen av disse eksemplene. Det samme vil de kvantefenomenene som avhenger av MBL-tilstander. Tidskrystaller, for eksempel, kan miste lærebokbetegnelsene sine som "faser av materie", men de vil fortsatt kunne fortsette å tikke langt, mye lenger enn kvantedatamaskinene som simulerer dem (eller menneskene som driver datamaskinene, for det betyr noe). Mange akademikere bryr seg dypt om den matematiske muligheten for å beseire termalisering som det vakre, akademiske spørsmålet det er. Men i disse dager mister de fleste ikke mye søvn over det.

"Kanskje det alltid var engler som danset på hodet av en nål," sa Chandran.

I stedet har Chandran og andre gledet seg over sjansen til å oppdage et nytt fenomen som forårsaker termalisering, et fenomen som fysikere faktisk kan observere i små systemer.

Tilbake i 2018 hadde hun og hennes samarbeidspartner Philip Crowley satt seg fore å forstå hvorfor små kjeder så ut til å sakte termalisere selv om de var altfor små til at flate flekker kunne dukke opp. Duoen bestemte at grupper av partikler av og til var heldige og lånte energi fra en nabogruppe i den nøyaktige mengden de trengte for å gå til en ny konfigurasjon. De kalte disse tilfeldighetene "resonanser" og observerte hvordan de hadde en tendens til å spre seg fra gruppe til gruppe, noe som førte til en langvarig termalisering i systemer for små for snøskred. I 2020 viste de at resonanser kan forklare eksponentmisforholdet i 2015 og mange av de fishy funksjonene som har dukket opp i numeriske eksperimenter, innsikt som hjalp Huse og selskapet med å oppdatere fasediagrammet for korte kjeder i 2021.

I dag tror fysikere at resonanser destabiliserer beskjedne kjeder med uorden på Rockies-nivå, mens snøskred destabiliserer lengre kjeder ved høyere nivåer av uorden.

Mens Chandran og andre forbedrer simuleringene og eksperimentene sine og utforsker lengre, mer robuste kjeder, lurer de på hva annet som kan skjule seg i Himalaya og utover.

"Det virker som om det foregår annen fysikk der inne," sa Huse. «Det ville vært hyggeligst for meg. Jeg liker å finne nye ting."

Redaktørens merknad: Noen få forskere som vises i denne artikkelen har mottatt midler fra Simons Foundation, som også finansierer dette redaksjonelt uavhengige magasinet. Simons Foundations finansieringsbeslutninger har ingen innflytelse på vår dekning. Flere detaljer tilgjengelig her..