 |
| (Verreson et al., Nature Physics, 2019) |
هذا لا يعني أنها لا تتحلل ، وهذا أمر مطمئن. ولكن بمجرد أن تتحلل هذه "أشباه الجسيمات" ، فإنها تكون قادرة على إعادة تنظيم نفسها مرة أخرى إلى حيز الوجود ، وربما إلى ما لا نهاية.
يبدو أن هذا يقف مباشرة في مواجهة القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، الذي يؤكد أن الانتروبيا في نظام معزول لا يمكن أن تتحرك إلا في اتجاه متزايد: يمكن للأشياء أن تنهار فقط ، ولا تعاود البناء مرة أخرى.
بالطبع ، يمكن للفيزياء الكمومية أن تصبح غريبة على القوانين ؛ لكن حتى علماء الكم لم يعرفوا أن أشباه الجسيمات كانت غريبة بهذه الطريقة بالتحديد.
وقال الفيزيائي فرانك بولمان من الجامعة التقنية بميونيخ/ألمانيا "حتى الآن ، كان الافتراض هو أن أشباه الجسيمات الدقيقة في تفاعل النظم الكمومية تتحلل بعد وقت معين" .
"نحن نعلم الآن أن العكس هو الصحيح: يمكن للتفاعلات القوية أن تتوقف بشكل كامل عن التدهور."
أشباه الجسيمات ليست جزيئات بالطريقة التي نفكر بها عادة ، مثل الإلكترونات والكواركات. بدلاً من ذلك ، فهي الاضطرابات أو الإثارة في مادة صلبة ناتجة عن قوى كهربائية أو مغناطيسية ، تتصرف مجتمعة مثل الجسيمات.
الفونونات ( Phonons ) - الوحدات المنفصلة لطاقة الإهتزاز التي تأرجح الذرات في الشبكة البلورية ، على سبيل المثال - غالباً ما تصنف على أنها ( أشباه جسيمات - quasiparticles ) ، مثلها مثل بولارون (polaron) ، إلكترونات محاصرة في بنية تحيط بها سحابة من الاستقطاب.
طور الباحثون المشاركون في هذه الدراسة الأخيرة طرقًا رقمية لحساب التفاعلات المعقدة لهذه اشباه الجسيمات ، وقاموا بإجراء المحاكاة على جهاز كمبيوتر قوي لمراقبة كيفية تحللها.
وقال الفيزيائي روبن فيرسين من الجامعة التقنية في ميونيخ ومعهد ماكس بلانك لفيزياء النظم المعقدة : "نتيجة المحاكاة المتقنة: من المسلم به أن أشباه الجسيمات النشطة تتحلل ، لكن كيانات جزيئية متطابقة جديدة تنشأ من تحت الأنقاض" .
"إذا استمر هذا الانحلال بسرعة كبيرة ، فسيحدث رد فعل عكسي بعد فترة زمنية معينة ، وسوف يتقارب الحطام مرة أخرى. يمكن أن تتكرر هذه العملية إلى ما لا نهاية ويظهر تذبذب مستدام بين الانحلال والنهضة ".
وأشار الفيزيائيون إلى أنه لا ينتهك القانون الثاني للديناميكا الحرارية بعد كل شيء. ذلك لأن التذبذب عبارة عن موجة تتحول إلى مادة ، والتي يتم تغطيتها في إطار مفهوم ميكانيكا الكم لثنائي جسيم الموجة .
إن إنتروبيا ليست في تناقص ، لكنها تظل ثابتة. لا يزال هذا غريبًا جدًا ، ولكنه ليس غريبًا عن الفيزياء.
في الواقع ، لقد نجح هذا الاكتشاف في حل بعض الاشياء الأخرى المحيرة والغامضة . على سبيل المثال ، هناك مركب مغناطيسي ( Ba3CoSb2O9 ) يستخدم في التجارب التي تم اكتشافها سابقًا أنها مستقرة بشكل غير متوقع. الآن يبدو أن المفتاح هو أشباه الجسيمات المغناطيسية التي يحتوي عليها ، والتي تسمى ماغنون - magnon . وفقا للمحاكاة ، فإنهم يعيدون ترتيب أنفسهم بعد الاضمحلال.
مثال محتمل آخر هو الهيليوم: يصبح سائلًا خاليًا من المقاومة عند درجة حرارة الصفر المطلق ، ويمكن تفسير هذه الخاصية الغريبة بحقيقة أن هذا الغاز مليء بأشباه الجسيمات التي تسمى روتون - rotons.
في الوقت الحالي ، يكون العمل في المجال النظري فقط ، لكن يعتقد الباحثون أن أشباه الجسيمات الخالدة هذه ستكسبنا إمكانية قوية لتخزين البيانات طويل الأمد في أنظمة الحوسبة الكمومية .
تم نشر البحث في "Nature Physics" .
