کشف اسرار کوانتومی: اولین شواهد تجربی از فروپاشی خلاء
کشف اسرار کوانتومی: اولین شواهد تجربی از فروپاشی خلاء -آزمایشی که در ایتالیا با حمایت نظری از دانشگاه نیوکاسل انجام شد ، اولین شواهد تجربی از واپاشی خلاء را ایجاد کرد.
در نظریه میدان کوانتومی، زمانی که یک حالت نه چندان پایدار به حالت پایدار واقعی تبدیل می‌شود، به آن «واپاشی خلاء کاذب» می‌گویند.
این از طریق ایجاد حباب های کوچک محلی اتفاق می افتد.
در حالی که کار نظری موجود می‌تواند پیش‌بینی کند که این تشکیل حباب چقدر اتفاق می‌افتد، شواهد تجربی زیادی وجود ندارد.
اکنون، یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی با حضور دانشمندان دانشگاه نیوکاسل برای اولین بار مشاهده کرده‌اند که این حباب‌ها در سیستم‌های اتمی با دقت کنترل شده تشکیل می‌شوند.
این یافته ها که در مجله Nature Physics منتشر شده است ، شواهد تجربی از تشکیل حباب از طریق واپاشی خلاء کاذب در یک سیستم کوانتومی را ارائه می دهد.
روش شناسی و یافته های تجربی
یافته‌ها توسط شبیه‌سازی‌های نظری و مدل‌های عددی پشتیبانی می‌شوند، منشا میدان کوانتومی واپاشی و فعال‌سازی حرارتی آن را تأیید می‌کنند، و راه را برای شبیه‌سازی پدیده‌های میدان کوانتومی خارج از تعادل در سیستم‌های اتمی باز می‌کنند.
این آزمایش از یک گاز فوق سرد در دمای کمتر از یک میکروکلوین (یک میلیونم درجه) از صفر مطلق استفاده می کند .
در این دما، حباب‌ها با فروپاشی خلاء ظاهر می‌شوند و پروفسور ایان ماس از دانشگاه نیوکاسل و دکتر تام بیلام توانستند به طور قطعی نشان دهند که این حباب‌ها نتیجه پوسیدگی خلاء فعال شده با حرارت هستند.
تأثیر بر فیزیک نظری و تحقیقات آینده
ایان ماس، پروفسور کیهان‌شناسی نظری در دانشکده ریاضیات، آمار و فیزیک دانشگاه نیوکاسل، گفت: «تصور می‌رود که فروپاشی خلاء نقش اصلی را در ایجاد فضا، زمان و ماده در انفجار بزرگ ایفا کند، اما تاکنون وجود داشته است.
هیچ آزمون آزمایشی نبوده است در فیزیک ذرات، فروپاشی خلاء بوزون هیگز قوانین فیزیک را تغییر می‌دهد و چیزی را ایجاد می‌کند که به عنوان «فاجعه اکولوژیکی نهایی» توصیف شده است.
دکتر تام بیلام، مدرس ارشد ریاضیات کاربردی/کوانتوم، افزود: «استفاده از قدرت آزمایش‌های اتم فوق سرد برای شبیه‌سازی آنالوگ‌های فیزیک کوانتومی در سیستم‌های دیگر – در این مورد، خود کیهان اولیه – یک حوزه تحقیقاتی بسیار هیجان‌انگیز است. لحظه.»
این تحقیق راه های جدیدی را در درک جهان اولیه و همچنین انتقال فاز کوانتومی فرومغناطیسی باز می کند.
این آزمایش پیشگامانه تنها اولین گام در کشف واپاشی خلاء است. هدف نهایی یافتن واپاشی خلاء در دمای صفر مطلق است که در آن فرآیند صرفاً توسط نوسانات خلاء کوانتومی هدایت می شود.
آزمایشی در کمبریج، که توسط نیوکاسل به عنوان بخشی از همکاری ملی QSimFP پشتیبانی می‌شود ، دقیقاً این کار را انجام می‌دهد.
مرجع: “واپاشی کاذب خلاء از طریق تشکیل حباب در ابرشاره های فرومغناطیسی” توسط A. Zenesini، A. Berti، R. Cominotti، C. Rogora، IG Moss، TP Billam، I. Carusotto، G. Lamporesi، A. Recati و G. فراری، 22 ژانویه 2024، فیزیک طبیعت .
DOI: 10.1038/s41567-023-02345-4
