Real Time Web Analytics ناهنجاری کوانتومی : پدیده‌ی عجیبی که به جای جهان اولیه، حالا روی زمین مشاهده شد! | دیپ لوک

ناهنجاری کوانتومی : پدیده‌ی عجیبی که به جای جهان اولیه، حالا روی زمین مشاهده شد!

0

فیزیک مدرن ما را با واقعیات عجیب و غیر قابل انکار فیزیک کوانتوم آشنا کرده است. وقتی این واقعیات مربوط به جهان اولیه (جهان لحظاتی پس از بیگ بنگ) باشد، حتی عجیب‌تر هم می‌شوند، چرا که شرایط جهان اولیه با شرایطی که ما در آن زندگی می‌کنیم، بشدت متفاوت بوده است، اما گروهی بین المللی از دانشمندان، وجود یک ناهنجاری کوانتومی را که قبلا تصور می‌شد فقط در عالم اولیه قابل مشاهده باشد، حالا و روی زمین خودمان مشاهده کردند! نتایج این پژوهش مهم در مجله نیچر منتشر شده است. با دیپ لوک همراه باشید…

تقارن‌ها برای فیزیکدانان بسیار مهم هستند. تقارن یعنی اینکه اگر یک شی را به شیوه‌ی خاصی تغییر دهیم، بدون تغییر بماند، مثلا اگر توپ گردی را با یک زاویه‌ی معین بچرخانیم، به همان شکل می‌ماند. فیزیکدانان می‌گویند این توپ، تحت چرخش، متقارن است. وقتی تقارن یک سیستم فیزیکی مشخص می‌شود، اغلب امکان پیش بینی دینامیک آن هم وجود خواهد داشت. گاهی قوانین مکانیک کوانتومی‌، تقارنی را که در جهان غیرکوانتومی‌ یعنی سیستم‌های کلاسیکی وجود دارد، از بین می‌برند. این پدیده حتی برای فیزیکدانان هم آنقدر عجیب به نظر می‌رسد که آن را ناهنجاری کوانتومی می‌نامند.

در بیشتر مواقع، ناهنجاری کوانتومی به جهان فیزیک ذرات بنیادی شتاب‌دهنده‌های بزرگ مانند LHC محدود می‌شود. حالا نوع جدیدی از ماده به نام نیمه فلز ویل مشابه با گرافن سه بعدی به ما امکان می‌دهد تا ناهنجاری کوانتومی‌ که تقارن را از بین می‌برد، در تمام پدیده‌های روزمره مانند تولید جریان الکتریکی به‌کار بریم. در این مواد عجیب و غریب، الکترون‌ها به همان شیوه ذرات بنیادی در شتاب‌دهنده‌های پرانرژی، رفتار می‌کنند. این ذرات خصوصیات عجیبی دارند، به طوری که نمی‌توانند در حالت سکون باشند و همواره با سرعت ثابتی در حرکت (و دارای اسپین نیز) هستند. اسپین مانند یک آهنربای خیلی کوچک ضمیمه شده به ذره است که به دو شکل ظاهر می‌شود. اسپین می‌تواند در جهت حرکت ذره (راست‌گرد) یا در جهت خلاف حرکت آن (چپ‌گرد) باشد. ویژگی راست‌گرد بودن یا چپ‌گرد بودن ذره را دست سانی (chirality) می‌گویند. معمولا دو حالت مختلف ذرات با دست سانی متفاوت، تقارن‌های متفاوتی دارند و تعداد آنها پایسته خواهد ماند، اما ناهنجاری کوانتومی‌ می‌تواند این همزیستی مسالمت آمیز را بر هم زند و یک ذره راست‌گرد را به ذره چپ‌گرد تبدیل کند و بالعکس.

یک گروه بین المللی از فیزیکدانان، موادشناسان و نظریه پردازان، اثری از ناهنجاری کوانتومی‌ عجیب و غریب را  مشاهده کردند که تاکنون تصور می‌شد فقط توسط خمیدگی فضا زمان توصیف شده در نظریه نسبیت اینشتین ایجاد می‌شود، اما آنها کشف کردند که این اثر در روی زمین و در خصوصیات فیزیک حالت جامد که بیشتر صنعت محاسباتی از ترانزیستورهای خیلی کوچک تا مراکز عظیم داده بر پایه آن است، نیز وجود دارد. یکی از افراد گروه می‌گوید:

ما برای اولین بار و به طور تجربی این ناهنجاری کوانتومی‌ را روی زمین مشاهده کردیم که در شناخت و درک عالم، فوق‌العاده مهم است. حالا می‌توانیم بر اساس این ناهنجاری که قبلا هرگز در حل مشکلات ذاتی دستگاه‌های الکترونیکی کلاسیک مانند ترانزیستورها در نظر گرفته نمی‌شد، دستگاه حالت جامد تازه‌ای بسازیم!

محاسبات جدید در برخی قسمت‌ها با استفاده از روش‌های نظریه ریسمان نشان داد که اگر همزمان با اعمال میدان مغناطیسی، ماده گرم شود، این ناهنجاری گرانشی باعث تولید جریان نیز می‌شود. یک نظریه پرداز ریسمان در این گروه می‌گوید:

این یک کشف فوق العاده هیجان انگیز است. ما می‌توانیم نتیجه بگیریم که همین شکست تقارن می‌تواند در هر سیستم فیزیکی مشاهده شود، چه در آغاز پیدایش عالم باشد، چه در امروز و درست همینجا روی زمین!

دانشمندان پیش بینی می‌کنند این کشف باعث پیشرفت‌هایی در حوزه حسگرها، سوئیچ‌ها و کولرهای ترموالکتریکی خواهد شد.

بیشتر بخوانید:

فوق لیسانس فیزیک ذرات بنیادی. علاقمند به تقارنها و نظریه میدان‌های کوانتومی

ارسال نظر

*