Среда, 21 февраля, 2024
ДомойФизикаРаскрытие квантовых тайн: ученые представили первые экспериментальные доказательства распада вакуума

Раскрытие квантовых тайн: ученые представили первые экспериментальные доказательства распада вакуума

- Advertisement -

Ученые из Университета Ньюкасла в составе международной команды сделали революционное открытие, предоставив первые экспериментальные доказательства распада вакуума. Это достижение, имеющее решающее значение для понимания ранней Вселенной и фундаментальной физики, наблюдалось в переохлажденном газе вблизи абсолютного нуля и подготовило почву для дальнейших исследований явлений квантового поля.

Эксперимент, проведенный в Италии при теоретической поддержке Университета Ньюкасла, позволил получить первые экспериментальные доказательства распада вакуума.

В квантовой теории поля, когда не очень стабильное состояние превращается в истинное стабильное состояние, это называется «ложным вакуумным распадом». Это происходит за счет создания небольших локализованных пузырьков. Хотя существующие теоретические работы могут предсказать, как часто происходит образование пузырей, экспериментальных доказательств не так уж и много. Теперь международная исследовательская группа с участием ученых из Университета Ньюкасла впервые наблюдала, как эти пузыри формируются в тщательно контролируемых атомных системах. Опубликовано в журнале Физика природыПолученные результаты предлагают экспериментальное свидетельство образования пузырьков в результате ложного распада вакуума в квантовой системе.

Экспериментальная методология и результаты

Результаты подтверждаются как теоретическим моделированием, так и численными моделями, подтверждающими квантово-полевую природу распада и его термическую активацию, открывая путь к моделированию неравновесных явлений квантового поля в атомных системах.

В эксперименте используется переохлажденный газ при температуре менее микрокельвина (одна миллионная доля градуса) от абсолютный ноль. При этой температуре пузырьки появляются по мере распада вакуума, и профессор Университета Ньюкасла Ян Мосс и доктор Том Биллам смогли убедительно показать, что эти пузырьки являются результатом термически активированного распада вакуума.

Влияние на теоретическую физику и будущие исследования

Ян Мосс, профессор теоретической космологии Школы математики, статистики и физики Университета Ньюкасла, сказал: «Считается, что распад вакуума играет центральную роль в создании пространства, времени и материи в Большой взрыв, но до сих пор не было никаких экспериментальных испытаний. В физике элементарных частиц распад бозона Хиггса в вакууме изменил бы законы физики, вызвав то, что было описано как «окончательная экологическая катастрофа».

Доктор Том Биллам, старший преподаватель кафедры прикладной математики/квантов, добавил: «Использование силы ультрахолода атом эксперименты по моделированию аналогов квантовой физики в других системах – в данном случае в самой ранней Вселенной – на данный момент являются очень интересной областью исследований».

Исследование открывает новые возможности в понимании ранней Вселенной, а также ферромагнитных квантовых фазовых переходов.

Этот новаторский эксперимент — лишь первый шаг в изучении распада вакуума. Конечная цель — найти распад вакуума при температуре абсолютного нуля, где этот процесс обусловлен исключительно квантовыми флуктуациями вакуума. Эксперимент в Кембридже, поддержанный Ньюкаслом в рамках национальное сотрудничество QSimFPстремится сделать именно это.

Ссылка: «Ложный распад вакуума посредством образования пузырьков в ферромагнитных сверхтекучих жидкостях» А. Зенезини, А. Берти, Р. Коминотти, К. Рогора, И. Г. Мосс, Т. П. Биллам, И. Карузотто, Г. Лампорези, А. Рекати и Г. Феррари, 22 января 2024 г., Физика природы.
DOI: 10.1038/s41567-023-02345-4

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме