Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Квантовый хаос раскрыт?

Квантовый хаос раскрыт?
Университет Юты пролил свет на важную нерешённую проблему физики: взаимоотношения между теорией хаоса – которая основана на 300-летней ньютоновой физике – и современной теорией квантовой механики.


 

Исследования продемонстрировали фундаментально новые свойства – что называется хаотическим поведением в квантовой системе – в магнитных ‘спинах’ ядер или центрах атомов замороженного ксенона, который в обычном состоянии является газом.
 
Руководитель исследования Брайан Саам, адъюнкт-профессор физики и декан Научного колледжа Университета Юты.
 
Квантовая механика – которая описывает поведение молекул, атомов электронов и других субатомных частиц – играет ключевую роль в понимании того, как работает электроника, как ведут себя все виды интересных материалов, как ведёт себя свет при взаимодействии с оптическим волокном.
 
Хаотический танец вращающихся ядер
 
Так же как атомные ядра и движущиеся по их орбите электроны могут иметь электрические заряды, они имеют ещё одно свойство, называющееся ‘спин’. Спин в пределах атомного ядра или электрона подобен вращающемуся стержневому магниту, который направлен либо вверх, либо вниз.
 
Саам и аспирант Стивен Морган поместили атомы ксенона под действие мощного магнитного поля, лазерного луча и пульсации радиоволн, так, чтобы спины были установлены в четырёх разных конфигурациях в четырёх образцах замороженного ксенона, каждый из которых состоял из 100 миллиардов миллиардов томов [дважды миллиард верно].
 
Несмотря на разные изначальные конфигурации, 'танцы' ксеноновых спинов развивались таким образом, что в конечном итоге становились синхронными друг с другом, как показал ядерный магнитный резонанс или NMR. На это ушло несколько тысяч секунд – что физики всерьёз называют 'продолжительным поведением'.
 
В качестве аналогии, представьте миллиарды людей в огромном незнакомом городе. Они начинают ходить туда и обратно в разных направлениях, почти не разговаривая друг с другом. И вот, в конечном итоге они идут в одном направлении.
 
Такое поведение в ядерных спинах было предсказано в 2005 третьим автором данных исследований, физиком Борисом Файном из Университета Гейдельберга в Германии. Файн основывал свои прогнозы на адаптации теории хаоса и квантовой теории.
 
Порядок из хаоса
 
Преобразование беспорядка в порядок ядерными спинами атомов ксенона указывает на теорию хаоса, которая, несмотря на общепринятое понятие, не подразумевает полное разупорядочение. Напротив, теория хаоса описывает, как погода, определённые химические реакции, планетарные орбиты, субатомные частицы и другие динамические системы изменяются со временем, при этом изменения высокочувствительны к начальным условиям. Другими словами, если есть [хаотическая] система, характеризующаяся крайней беспорядочностью, она парадоксально демонстрирует упорядоченное поведение после определённого количества времени. Саам своим экспериментом доказал это на практике.
 
 
Чувствительность к начальным условиям широко известна как ‘эффект бабочки’, основанный на выдуманном примере того, как взмах крыльев бабочки в Южной Америке вызывает незначительные атмосферные изменения, которые в итоге преобразовываются в торнадо в Техасе.
 
Саам утверждает, что теория хаоса способна делать прогнозы об очень сложных движениях множества взаимодействующих между собой частиц. Математическое определение хаоса было впервые описано в 1890-х. теория хаоса была разработана в 1960-х, на основе классической физики, описанной в конце 1600-х Сэром Исааком Ньютоном. Согласно классической физике, можно точно определить движение, скорость и местоположение любой частицы в любое время.
 
Напротив, квантовая механика придерживается иной позиции: когда вещи принимают масштабы атомов, наши заявления о способности поместить определённую частицу в определённое место с определённой скоростью в определённое время становятся расплывчатыми. Таким образом, скорость и местоположение частицы – вопрос вероятности, а 'вероятность – это реальность', - считает Саам.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
Светлая галактика в центре темного спора

Светлая галактика в центре темного спора

Темная материя считается клеем, который скрепляет галактики, но несколько лет назад группа астрономов заявила, что нашла галактику, в которой её было.

Другие ученые позже утверждали, что это была ошибка вычислений, но теперь первоначальная команда использовала Хаббл для более надежных наблюдений и подтвердила свои выводы. Новое исследование - последний эпизод в давней саге, которая действительно иллюстрирует действующий научный метод. В 2018 году группа астрономов из Йельского университета объявила об открытии DF2 - карликовой галактики, в кото...
19.06.21 11:37
0
1
Китайский экипаж отправился на новую космическую станцию

Китайский экипаж отправился на новую космическую станцию

Три китайских астронавта прибыли в четверг на новую космическую станцию ??Китая, начиная трехмесячную миссию, что стало еще одной вехой в амбициозной космической программе страны.

Корабль Shenzhou-12 соединился с модулем космической станции примерно через 6 часов после взлета с космодрома Цзюцюань на окраине пустыни Гоби. Примерно через 3 часа 56-летний командир Не Хайшэн, за ним 54-летний Лю Бомин и 45-летний новичок Тан Хунбо открыли люки и поплыли в основной жилой модуль Tianhe-1. На фотографиях они были заняты распаковкой оборудования. «Впервые китайцы вошли на собств...
18.06.21 09:53
0
3
Тайна падения яркости Бетельгейзе раскрыта

Тайна падения яркости Бетельгейзе раскрыта

В конце 2019 - начале 2020 года яркая оранжевая звезда Бетельгейзе в созвездии Ориона стала заметно темнее, что заставило астрономическое сообщество задуматься.

Группа астрономов опубликовала новые изображения поверхности звезды, сделанные с помощью Очень Большого Телескопа Европейской южной обсерватории (VLT ESO), которые ясно показывают, как изменилась ее яркость. Новое исследование показывает, что звезда была частично скрыта облаком пыли - открытие, которое раскрывает тайну Великого затемнения Бетельгейзе. Падение яркости Бетельгейзе - изменение, заме...
17.06.21 14:59
0
0
Самые большие структуры во Вселенной демонстрируют четкий сигнал вращения со смещением света

Самые большие структуры во Вселенной демонстрируют четкий сигнал вращения со смещением света

Нанося на карту движение галактик в огромных волокнах, соединяющих космическую сеть, астрономы из Потсдамского астрофизического института Лейбница (AIP) в сотрудничестве с учеными из Китая и Эстонии обнаружили, что длинные усики галактик вращаются в масштабе сотен миллионов световых лет. Ротации в таких огромных масштабах еще не наблюдались.

Результаты, опубликованные в Nature Astronomy, показывают, что угловой момент может генерироваться в беспрецедентных масштабах. Космические нити - это огромные мосты из галактик и темной материи, которые соединяют скопления галактик друг с другом. Они направляют галактики к большим скоплениям, расположенным на концах. «Картографируя движение галактик на этих огромных космических супермагистралях ...
16.06.21 14:27
0
2
Переработанные отходы целлюлозных заводов придают цементу прочность и эластичность

Переработанные отходы целлюлозных заводов придают цементу прочность и эластичность

Целлюлозные заводы производят значительное количество отходов, и ученые довольно творчески подходят к тому, как их можно использовать.

Последний пример исходит от исследователей Университета Британской Колумбии (UBC), которые использовали отходы целлюлозного завода в качестве наполнителя для цемента, который оказался более прочным и устойчивым. Отходы, лежащие в основе этого прорыва, известны как зола уноса целлюлозных заводов (PFA), которую целлюлозно-бумажная промышленность Северной Америки производит более миллиона тонн ежего...
11.04.21 16:09
0
2
Проводящий гидрогель может найти применение в робототехнике и не только

Проводящий гидрогель может найти применение в робототехнике и не только

Сейчас для создания устройства с высокой электропроводностью придется использовать твердые металлы. Но теперь ученые из Университета Карнеги-Меллона создали мягкий и гибкий материал, отвечающий всем требованиям.

Под руководством профессора Кармеля Маджиди исследователи начали с суспендирования чешуек серебра микрометрового размера в полиакриламидно-альгинатном гидрогеле. Когда этот материал впоследствии был частично дегидратирован, чешуйки серебра сцепились друг с другом, образуя сети, проходящие через матрицу гидрогеля. Эти сети были не только очень электропроводными, но и могли противостоять механическ...
21.03.21 13:29
1
3
Бактериальная биопленка выжимает масло из воды

Бактериальная биопленка выжимает масло из воды

Масло и воду очень трудно разделить, что затрудняет очистку загрязненной воды. Исследователи из Университета Северной Каролины обнаружили, что мембрана из бактериальной биопленки может эффективно пропускать воду, удерживая при этом масло.

Нефть представляет серьезную опасность для окружающей среды, когда случаются огромные разливы нефти, такие как Deepwater Horizon, но даже в меньших масштабах загрязнение может происходить в результате промышленных процессов. Всегда востребованы новые решения по очистке. В новом исследовании исследователи Университета Северной Каролины обратились за помощью к бактериям. Чтобы защитить себя от вред...
09.03.21 22:34
0
8
Радиация помогает самовосстановлению некоторых металлических сплавов

Радиация помогает самовосстановлению некоторых металлических сплавов

Радиация наносит вред как тканям, так и материалам. Но инженеры из Массачусетского технологического института крайне удивились, обнаружив, что она может помочь некоторым сплавам восстановиться, продлив срок их полезного использования.

Это поможет в проектировании будущих электростанций. Известно, что в ядерных реакторах радиация ускоряет коррозию большинства материалов, что приводит к возможному выходу из строя и вероятным катастрофическим последствиям. Поэтому в новом исследовании ученые из MIT и Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли намеревались определить, насколько вредна коррозия при разных уровнях радиации. Но их...
10.07.20 18:40
0