Странный квантовый объект впервые успешно создан в лаборатории
Квантовая механика — поведение Вселенной на самом маленьком масштабе — продолжает нас удивлять, и теперь ученые смогли успешно создать квантовый объект, называемый доменной стенкой, в лабораторных условиях.
Впервые эти стены теперь могут быть созданы в лаборатории по запросу, когда атомы, хранящиеся при очень низких температурах — сценарий, известный как конденсат Бозе-Эйнштейна, — группируются вместе в домены при определенных условиях. Стенки являются соединениями между этими доменами.
Исследователи, создающие эти доменные стены, говорят, что в конечном итоге они могут пролить новый свет на многие области квантовой механики, включая квантовую электронику, квантовую память и поведение экзотических квантовых частиц.
«Это похоже на песчаную дюну в пустыне — она состоит из песка, но дюна действует как объект, который ведет себя не так, как отдельные песчинки», — говорит физик Кай-Суан Яо из Чикагского университета.
Ранее проводились исследования доменных стенок, но до сих пор их никогда не удавалось создать их по желанию в лаборатории, что давало ученым возможность анализировать их по-новому. Оказывается, они действуют как независимые квантовые объекты, но не обязательно так, как ожидают ученые.
Неожиданное поведение означает, что доменные стенки присоединяются к классу объектов, называемых эмерджентными явлениями, где частицы, которые объединяются, следуют другому набору законов физики, чем частицы, которые действуют сами по себе.
Одним из необычных наблюдений, сделанных командой, является то, как доменные стенки реагируют на электрические поля, что потребует дальнейшего изучения, чтобы разобраться. На данный момент просто возможность создавать эти стены и манипулировать ими — важный шаг вперед.
«У нас большой опыт в управлении атомами, — говорит физик Ченг Чин из Чикагского университета. «Мы знаем, что если вы сдвинете атомы вправо, они будут двигаться вправо. Но здесь, если вы сдвинете доменную стенку вправо, она сдвинется влево».
Одна из причин, по которой это открытие так важно, заключается в том, что оно может рассказать нам, как вели себя атомы в самом начале существования Вселенной: частицы, которые когда-то были слипшимися вместе, в конечном итоге расширились, образовав звезды и планеты, и ученые хотели бы знать, как именно это произошло.
Открытие доменных стенок находится под эгидой так называемой динамической калибровочной теории — способа проверить и вычислить динамику квантовых явлений в лаборатории.
Исследование опубликовано в Nature.
Источники: Фото: Отредактированное изображение, показывающее доменную стенку в виде более светлой линии между двумя группами атомов. (Kai-Xuan Yao)
