Доказано существование бессмертных квантовых частиц

01.07.2019

В окружающем нас мире нет ничего вечного. Люди, планеты, звезды, галактики и, возможно, вся Вселенная имеют определенный "срок жизни". Но происходящее в странном квантовом мире часто не следует обычным правилам. И недавно ученые обнаружили, что квазичастицы определенных типов, существующие в квантовых системах при определенных условиях, могут существовать практически бесконечно. Это не означает, что данные квазичастицы никогда не распадаются, но они тут же восстанавливаются, словно "птица Феникс из пепла", что делает их совершенно "бессмертными".

Описанное выше с первого взгляда входит в прямое противоречие со вторым законом термодинамики, согласно которому уровень энтропии в изолированной системе может только увеличиваться. Другими словами, объекты, входящие в эту систему, могут только разрушаться, но не формировать, объединяясь с другими, более крупные и более сложные объекты. Однако, поведение объектов квантовых систем практически никогда не подчиняется обычным законом, и обнаруженные квазичастицы являются прямым тому подтверждением.

Квазичастицы не являются частицами, такими, как электроны или кварки, в традиционном понимании. Квазичастицы - это следствие возникновения энергетических возбуждений в среде их существования, вызванных электрическими или магнитными воздействиями. В большинстве случаем квазичастицы - это связанные друг с другом две или большее число частиц, которые ведут себя как одна частица большого размера.

К квазичастицам можно отнести фононы - дискретные образования из энергии вибрации атомов в кристаллической решетке, поляроны, представляющие собой пойманные в ловушку поляризационного облака кристаллической решетки электроны.

В своих исследованиях ученые из Института физики сложных систем Макса Планка и Технического университета в Мюнхене сконцентрировались исключительно на квазичастицах волновой природы, подобных фононам, для чего был разработан ряд численных методов, ставший основой моделирующего программного обеспечения для суперкомпьютера. Расчеты математических моделей показали, что все частицы действительно распадаются, но некоторые из них тут же возникают снова. Распад и возникновение частицы происходят очень быстро и являются этапами еще одного колебательного процесса, способного длиться до бесконечности.

И, как указали ученые-физики, происходящее с квазичастицами не нарушает второго закона термодинамики. Поскольку колебания - это волновые функции, то во время данного процесса происходит постоянное преобразование энергии в материю и обратно, что "находится под защитой" принципа дуализма квантовых частиц. А энтропия квантовой системы в таком случае не увеличивается и не уменьшается, а остается на постоянном уровне.

Данное открытие уже позволило найти объяснения некоторым странным вещам. К примеру, на свете существует магнитный материал Ba3CoSb2O9, который обладает высокой стабильностью. И, похоже, ключевым моментом этой стабильности являются магнитные квазичастицы, магноны, которые снова возникают после их распада. Вторым примером является гелий, который превращается в сверхтекучую жидкость при температуре, близкой к абсолютному нулю. Эта особенность гелия может быть объяснена фактом наличия в нем потенциально "бессмертных" квазичастиц, называемых ротонами.

<< Назад: Открыто новое свойство света 02.07.2019

>> Вперед: Занятия музыкой способствуют успехам в учебе 01.07.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Скоростная зарядная станция 300 кВт 31.05.2021 С увеличением количества электромобилей на дорогах вопрос их зарядки становится все более острым. Причем не только из-за того, что сессия заряда занимает сравнительно много времени, но и потому, что скоростным зарядкам требуется для работы мощная линия электропитания, доступная далеко не везде. В ответ на это немецкие специалисты разработали концепт новой скоростной зарядной станции Audi charging hub, которая решает сразу несколько проблем. В основе данного зарядного хаба лежат литий-ионные батареи, извлеченные из бывших в употреблении электромобилей. В итоге производитель дает таким блокам вторую жизнь и отодвигает сроки их переработки. Согласно расчетам разработчиков, в одном таком хабе можно собрать батареи суммарной емкостью до 2,45 МВтч. Батареи постоянно подзаряжаются от подведенной линии электропередач (используя в том числе дешевый ночной тариф) и солнечных панелей на крыше (экологически чистая энергия), в итоге, когда на "электрозаправку" приезжает электромобиль, хаб может выдать мощность до 300 кВт на шесть зарядных слотов. К примеру, для электромобиля Audi e-tron GT с максимальной скоростью заряда 270 кВт это обозначает, что процесс заряда от 5% до 80% емкости батареи займет всего 23 минуты. Ну, а при необходимости минимизировать время нахождения на заправке, всего пять минут заряда дадут дополнительные 100 км пробега. Чтобы водителю было чем себя занять, в Audi charging hub предусмотрена премиальная лаунж-зона с напитками, снэками и другими развлечениями. Для гарантии, что на станции будет свободный слот, будет поддерживаться резервирование места для зарядки через мобильное приложение. Кстати, зарядкой смогут воспользоваться и владельцы электромобилей других брендов, но только в том случае, если слоты не будут зарезервированы владельцами Audi. Заправки Audi charging hub построены по модульному принципу в виде готовых контейнеров, в итоге развернуть такую заправку в новом месте можно в кратчайшие сроки. В Audi собираются построить такой зарядный хаб в Германии уже во второй половине текущего года для тестовой эксплуатации. По итогам тестирования будут внесены изменения в конструкцию и принято решение по коммерческой реализации данного проекта.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025