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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Геномы дешевеют 03.09.2009 Первая расшифровка человеческого генома, законченная в 2000-2003 годах, обошлась в 100 миллионов долларов. Сейчас одна из американских компаний предлагает прочитать ваш геном за 99 500 долларов. По прогнозам, в 2010 году стоимость этой операции упадет до 10000 долларов, а через пять лет - до 1000. Впрочем, американская фирма "BioNanoMatrix" обещает через пять лет с помощью разработанных ею аналитических чипов достичь стоимости всего в 100 долларов.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026