Ученые обнаружили, что сильные взаимодействия могут полностью прекратить распад в квантовых системах, - пишет eurekalert.org.
Физики-теоретики из Технического университета Мюнхена и Института физики сложных систем им. Макса Планка обнаружили, что вещи, которые кажутся немыслимыми в повседневном мире, возможны на микроскопическом уровне.
«До сих пор предполагалось, что квазичастицы во взаимодействующих квантовых системах распадаются через определенное время. Теперь мы знаем, что все наоборот: сильные взаимодействия могут даже полностью прекратить распад», - объясняет Франк Поллманн, профессор теоретической физики твердого тела в Техническом университете Мюнхена. Одним из примеров таких квазичастиц является фонон – квант колебательного движения атомов кристалла.
Концепцию квазичастиц придумал физик и лауреат Нобелевской премии Лев Давыдович Ландау. Он использовал ее, чтобы описать коллективные состояния множества частиц или, точнее, их взаимодействия под влиянием электрических или магнитных сил. Благодаря этому взаимодействию несколько частиц действуют как одна.
«До сих пор не было подробно известно, какие процессы влияют на судьбу этих квазичастиц во взаимодействующих системах, - говорит Поллманн. - Только сейчас у нас есть численные методы, с помощью которых мы можем вычислять сложные взаимодействия, а также компьютеры с производительностью, достаточно высокой, чтобы решить эти уравнения».
«Результат сложного моделирования: действительно, квазичастицы распадаются, однако из обломков появляются новые, идентичные частицы, - говорит ведущий автор Рубен Верресен. - Если этот распад происходит очень быстро, через определенное время произойдет обратная реакция, и осколки снова соединятся. Этот процесс может повторяться бесконечно, и возникает устойчивое колебание между распадом и возрождением».
С физической точки зрения это колебание является волной, которая преобразуется в материю, что, согласно квантово-механическому корпускулярно-волновому дуализму, возможно. Поэтому бессмертные квазичастицы не нарушают второй закон термодинамики. Их энтропия остается постоянной, а распад остановлен.
Это открытие также объясняет явления, которые до сих пор ставили ученых в тупик. Физики-экспериментаторы измерили, что магнитное соединение Ba3CoSB2O9 удивительно стабильно. За это отвечают магнитные квазичастицы - магноны. Другие квазичастицы – ротоны - гарантируют, что гелий, являющийся газом на поверхности Земли, при абсолютном нуле станет жидкостью, которая может течь неограниченно.
«Наша работа является чисто фундаментальным исследованием», -
подчеркивает Поллманн. Тем не менее, вполне возможно, что однажды
результаты можно будет использовать, например, для создания
долговременных запоминающих устройств в будущих квантовых
компьютерах.
[Фото: eurekalert.org]
