.“Something Strange Is Going On” – Physicists Answer a Decades-Old Question
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.“Something Strange Is Going On” – Physicists Answer a Decades-Old Question
"이상한 일이 진행되고 있습니다" – 물리학자들은 수십 년 된 질문에 답합니다
주제:입자 물리학인기 있는UC 산타 바바라메릴랜드 대학교워싱턴 대학교 캘리포니아 대학교 - 산타 바바라 10 월 6일, 양자 물리학 개념 물리학자들은 무질서한 시스템에서 양자 입자의 상호 작용에 관한 오랜 질문에 답했습니다.
다른 유형의 혼돈 University of California, Santa Barbara , University of Maryland 및 University of Washington의 물리학자들은 오랜 물리학 퍼즐을 풀었습니다. 초저온 원자 물리학 및 양자 시뮬레이션을 전문으로 하는 UCSB의 실험 물리학자인 David Weld는 "이것은 응집 물질 물리학에서 물려받은 정말 오래된 질문입니다."라고 말했습니다.
-이 문제는 '다체' 물리학의 범주에 속하며, 이 범주는 상호 작용하는 여러 부분이 있는 양자 시스템의 물리적 특성을 조사합니다. 다체 문제는 수십 년 동안 연구와 논쟁의 대상이 되었지만 중첩 및 얽힘과 같은 양자 거동이 있는 이러한 시스템의 복잡성으로 인해 수많은 가능성이 생겨 계산만으로는 해결할 수 없습니다. Weld는 "문제의 많은 측면이 최신 컴퓨터의 범위를 벗어났습니다."라고 덧붙였습니다.
용접 실험실 광학 설정 Weld Lab에서 사용하는 실험 설정. 크레딧: Tony Mastres
다행히도 이 문제는 극저온 리튬 원자와 레이저를 사용한 실험의 범위를 벗어나지 않았습니다. 무질서하고 혼돈스러운 양자 시스템에 상호 작용이 도입되면 어떻게 될까요? Weld에 따르면 "이상한 양자 상태"입니다. "어떤 의미에서 고전적 예측과 상호작용하지 않는 양자 예측 사이에 있는 속성을 가진 변칙적인 상태입니다." 물리학자들의 연구 결과는 최근 Nature Physics 에 발표되었습니다 .
“뭔가 이상한 일이 벌어지고 있어” 양자 영역은 이상하고 반직관적인 행동에 대해 실망하지 않습니다. 에너지 펄스를 받을 것으로 예상되는 것과 정확히 같은 동작을 하는 일반 진자를 고려하십시오. Weld는 "만약 당신이 그것을 차고 가끔씩 위아래로 흔드는 경우, 고전적인 진자는 지속적으로 에너지를 흡수하고, 여기저기서 흔들리기 시작하고, 전체 매개변수 공간을 혼란스럽게 탐색할 것입니다."라고 말했습니다.
-혼돈은 양자 시스템에서 다르게 나타납니다. 무질서는 움직임 대신 입자를 일종의 정지 상태로 만들 수 있습니다. 그리고 고전적인 진자와 달리 걷어차는 양자 진자 또는 "로터"는 처음에는 걷어차기에서 에너지를 흡수할 수 있지만 반복된 킥 후에 시스템이 에너지 흡수를 중지하고 운동량 분포가 동적으로 국부화된 상태로 동결됩니다. 이러한 국부화는 "더러운" 전자 고체의 거동과 유사하며, 무질서한 결과로 움직이지 않고 국부화된 전자가 생겨 고체가 금속 또는 전도체(이동하는 전자)에서 절연체로 변하게 됩니다. 이러한 국소화 상태는 수십 년 동안 상호 작용하지 않는 단일 입자의 설정에서 연구되었지만, 무질서한 시스템에 상호 작용하는 여러 전자가 포함되어 있으면 어떻게 될까요? 이와 같은 질문과 양자 혼돈의 관련 측면은 Weld와 그의 공동 저자인 메릴랜드 대학 이론가인 Victor Galitski가 몇 년 전 Galitski가 Santa Barbara를 방문했을 때 토론하는 동안 염두에 두었습니다.
"Victor가 제기한 것은 간섭에 의해 안정화된 이 순수한 비상호작용 양자 시스템 대신에 이러한 로터가 여러 개 있고 모두 서로 충돌하고 상호 작용할 수 있다면 어떻게 되는지에 대한 질문이었습니다."라고 Weld는 회상했습니다. "로컬라이제이션이 지속됩니까, 아니면 상호 작용에 의해 파괴됩니까?" Galitski는 "사실, 통계 역학의 기초와 ergodicity의 기본 개념과 관련된 매우 어려운 질문입니다. 따라서 대부분의 상호 작용 시스템이 결국 보편적인 상태로 열화됩니다."라고 말했습니다. 뜨거운 커피에 찬 우유를 붓는 순간을 상상해 보십시오.
컵의 입자는 시간이 지남에 따라 상호 작용을 통해 순수하게 뜨거운 커피도 차가운 우유도 아닌 균일하고 평형 상태로 정렬됩니다. 이러한 유형의 동작(열화)은 모든 상호 작용 시스템에서 예상되었습니다. 즉, 약 16년 전까지는 양자 시스템의 무질서가 다체 국부화(MBL)를 초래한다고 생각되기 전까지였습니다. 갈리츠키는 “올해 초 라스 온사거상(Lars Onsager Prize)이 인정한 이 현상은 이론적으로 엄밀하게 증명하거나 실험적으로 확립하기 어렵다”고 말했다.
Weld의 그룹은 말 그대로 상황을 밝힐 수 있는 기술과 전문성을 갖추고 있었습니다. 그들의 연구실에는 빛의 정상파에 떠 있는 100,000개의 극저온 리튬 원자 가스가 있습니다. 각 원자 는 레이저 펄스로 걷어차는 양자 회전자를 나타냅니다. "우리는 Feshbach 공명이라는 도구를 사용하여 원자를 서로 은폐 상태로 유지하거나 임의의 강력한 상호 작용으로 서로 튕겨 나가도록 할 수 있습니다."라고 Weld는 말했습니다. 손잡이를 돌리면 연구원들은 리튬 원자를 라인 댄스에서 모쉬 피트로 이동시키고 그들의 행동을 포착할 수 있습니다.
예상대로 원자가 서로에게 보이지 않을 때 그들은 레이저를 특정 지점까지 걷어차고, 그 후에는 반복적인 발차기에도 불구하고 동적으로 국부화된 상태에서 움직임을 멈췄습니다. 그러나 연구원들이 상호작용에 전화를 걸면 국부적인 상태가 줄어들 뿐만 아니라 시스템이 반복적인 발차기로부터 에너지를 흡수하여 고전적인 혼란스러운 행동을 모방하는 것처럼 보였습니다. 그러나 Weld는 상호 작용하는 무질서한 양자 시스템이 에너지를 흡수하는 동안 고전 시스템보다 훨씬 느린 속도로 흡수하고 있다고 지적했습니다. "우리가 보고 있는 것은 에너지를 흡수하지만 고전적인 시스템만큼 잘 흡수되지 않는 것입니다."라고 그는 말했습니다. “그리고 에너지는 시간에 따라 선형적으로 증가하는 대신 시간의 제곱근에 따라 대략적으로 증가하는 것 같습니다. 따라서 상호 작용이 고전적이지 않습니다.
여전히 변칙적인 비국소화를 나타내는 이상한 양자 상태입니다.” 혼돈에 대한 테스트 Weld의 팀은 상호 작용이 시간 가역성을 파괴하는 방식을 직접 측정하기 위해 운동적 진화가 앞으로 실행된 다음 뒤로 실행되는 "에코"라는 기술을 사용했습니다. 이러한 시간 가역성의 파괴는 양자 혼돈의 핵심 신호입니다. "이에 대해 생각하는 또 다른 방법은 다음과 같이 질문하는 것입니다. 일정 시간 후 시스템에 초기 상태의 메모리가 얼마나 있습니까?" 리튬 팀의 대학원생 연구원인 공동 저자인 Roshan Sajjad는 말했습니다. 그는 미광이나 가스 충돌과 같은 섭동이 없는 경우 물리학이 거꾸로 실행되면 시스템이 초기 상태로 돌아갈 수 있어야 한다고 설명했습니다. "우리의 실험에서 우리는 첫 번째 정상적인 발차기 세트의 효과를 '취소'하여 발차기의 단계를 반대로 하여 시간을 되돌렸습니다."라고 그는 말했습니다.
"우리의 매력 중 일부는 서로 다른 이론이 이러한 유형의 상호 작용 설정의 결과에 대해 서로 다른 행동을 예측했지만 아무도 실험을 수행한 적이 없다는 것입니다." "혼돈에 대한 대략적인 개념은 운동 법칙이 시간 가역적이지만 많은 입자 시스템이 섭동에 너무 복잡하고 민감하여 초기 상태로 돌아가는 것이 사실상 불가능할 수 있다는 것"이라고 수석 저자인 알렉 카오(Alec Cao)가 말했습니다. 왜곡은 효과적으로 무질서한(국소화된) 상태에서 시스템이 시간 역전할 수 있는 능력을 상실했음에도 불구하고 상호 작용이 국부화를 어느 정도 깨뜨렸다는 것입니다.
-"순진하게도 상호 작용이 시간 역전을 망칠 것이라고 예상할 수 있지만 우리는 더 흥미로운 사실을 보았습니다. 약간의 상호 작용이 실제로 도움이 된다는 것입니다!" Sajjad이(가) 추가했습니다. "이것은 이 작업의 더 놀라운 결과 중 하나였습니다." Weld와 Galitski만이 이 퍼지 양자 상태를 목격한 것은 아닙니다. 워싱턴 대학의 물리학자인 Subhadeep Gupta와 그의 팀은 1차원 맥락에서 더 무거운 원자를 사용하여 유사한 결과를 생성하면서 동시에 보완적인 실험을 실행했습니다. 그 결과는 UC Santa Barbara 및 University of Maryland의 Nature Physics 와 함께 발표되었습니다 .
“UW에서의 실험은 25배 더 무거운 원자가 한 차원에서만 움직이도록 제한되어 있는 매우 어려운 물리적 영역에서 진행되었지만 이론적 결과가 다음과 같은 영역에 빛을 비추는 주기적인 발차기에서 선형보다 약한 에너지 성장을 측정했습니다. 댈러스에 있는 텍사스 대학에서 이론가인 Chuanwei Zhang과 그의 팀과 협력한 그룹의 Gupta가 말했습니다. 많은 중요한 물리학 결과와 마찬가지로 이러한 발견은 더 많은 질문을 제시하고 고전 물리학과 양자 물리학 사이의 탐나는 연결이 밝혀질 수 있는 더 많은 양자 혼돈 실험을 위한 길을 열어줍니다. "David의 실험은 보다 통제된 실험실 환경에서 MBL의 동적 버전을 조사하려는 첫 번째 시도입니다."라고 Galitski가 말했습니다.
"어떤 식으로든 근본적인 문제를 명확하게 해결하지는 못했지만 데이터는 이상한 일이 진행되고 있음을 보여줍니다." "응축 물질 시스템의 다체 위치 파악에 대한 방대한 작업의 맥락에서 이러한 결과를 어떻게 이해할 수 있습니까?" 용접이 물었다. “이 물질의 상태를 어떻게 특성화할 수 있습니까? 우리는 시스템이 비편재화되고 있지만 예상되는 선형 시간 의존성이 아님을 관찰합니다. 거기 무슨 일 이죠? 우리는 이러한 질문과 다른 질문을 탐구하는 미래의 실험을 기대하고 있습니다.”
참조: Alec Cao, Roshan Sajjad, Hector Mas, Ethan Q. Simmons, Jeremy L. Tanlimco, Eber Nolasco-Martinez, Toshihiko Shimasaki, H. Esat Kondakci, Victor Galitski 및 David M. Weld, 2022년 9월 26일, Nature Physics . DOI: 10.1038/s41567-022-01724-7 Jun Hui See Toh, Katherine C. McCormick, Xinxin Tang, Ying Su, Xi-Wang Luo, Chuanwei Zhang 및 Subhadeep Gupta의 "발동된 1차원 극저온 가스의 다체 동적 비편재화", 2022년 9월 26일, Nature Physics . DOI: 10.1038/s41567-022-01721-w
https://scitechdaily.com/something-strange-is-going-on-physicists-answer-a-decades-old-question/
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메모 2210130110 나의 사고실험 oms 스토리텔링
혼돈은 양자 시스템에 어떻게 나타날까? 얽힘과 혼돈을 어떻게 구분하며 이들이 뭉쳤을 때 어떤 일이 일어날까? 샘플b.qoms을 조각내면 그 조각들은 혼돈으로 보인다. 그런데 하나로 뭉치면 특이점 중첩의 얽힘이 나타난다. 허허.
우주 전반의 혼돈과 무질서는 샘플a.oms을 조각낸 그 조각들의 모습이다. 부분적으로는 혼돈과 무질서가 지배하난 전체적으로는 oms.process가 지배한다. 허허.
Sample a.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
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0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
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2000000000
0010000001
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q0000000000
00q00000000
0000q000000
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000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
sample c.oss(standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
-This problem falls under the category of 'multi-body' physics, which investigates the physical properties of quantum systems with multiple interacting parts. The many-body problem has been the subject of research and debate for decades, but the complexity of these systems with quantum behaviors such as superposition and entanglement opens up numerous possibilities that cannot be solved by computation alone. "Many aspects of the problem are beyond the scope of modern computers," Weld added.
-Chaos manifests itself differently in quantum systems. Disorder can make a particle sort of stationary instead of moving. And unlike a classical pendulum, a kicking quantum pendulum or "rotor" can initially absorb energy from the kick, but after repeated kicks the system stops absorbing the energy and the momentum distribution freezes with a dynamically localized state. This localization is similar to the behavior of "dirty" electrons in solids, where the disorder results in non-moving, localized electrons, changing the solid from a metal or conductor (moving electrons) to an insulator. These localization states have been studied for decades in the setting of non-interacting single particles, but what if a disordered system contains multiple interacting electrons?
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memo 2210130110 my thought experiment oms storytelling
How does chaos appear in quantum systems? How do you differentiate between entanglement and chaos, and what happens when they come together? When the sample b.qoms is fragmented, the fragments appear chaotic. However, when they come together, an entanglement of singularity superposition appears. haha.
The chaos and disorder throughout the universe is the appearance of those fragments of sample a.oms. Partly chaos and disorder dominate, but overall oms.process dominates. haha.
Sample a.oms (standard)
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sample c.oss(standard)
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.Peculiar giant radio galaxy GRG-J223301+131502 investigated by researchers
연구원들이 조사한 기이한 거대 전파은하 GRG-J223301+131502
작성자: Tomasz Nowakowski, Phys.org 144MHz에서 GRG-J2233+1315의 LOFAR 무선 이미지. 크레딧: Dabhade et al, 2022 OCTOBER 10, 2022 REPORT
천문학자들로 구성된 국제 팀이 GRG-J223301+131502로 알려진 특이한 거대 전파 은하에 대한 전파 및 광학 관측을 수행했습니다. 관측 캠페인의 결과는 이 은하의 특성에 대해 더 많은 정보를 제공하고 이 은하의 뛰어난 제트 구조를 공개했습니다. 연구 결과는 9월 26일 arXiv.org에 발표된 논문에 보고되었습니다. 소위 거대 전파 은하 (GRG)는 전체 예상 선형 길이가 최소 230만 광년을 초과하는 전파 은하입니다.
저밀도 환경에서 자라는 희귀 개체입니다. 일반적으로 GRG는 천문학자들이 전파원의 형성과 진화를 연구하는 데 중요합니다. 지금까지 약 1000개의 GRG가 감지되었으며 그 중 1000만 광년을 초과하는 것은 10개에 불과합니다. 가장 큰 것은 J1420-0545로 적정 길이는 약 1,600만 광년으로 예상된다. 따라서 GRG와 메가파섹 규모의 나머지 전파은 하는 우주에서 단일 은하 에 의해 유발된 가장 큰 현상으로 추정된다. 0.093의 적색편이에서 GRG-J223301+131502(줄여서 GRG-J2233+1315)는 연관 핵이 있는 GRG 검색 및 분석(SAGAN) 프로젝트의 일환으로 2017년에 처음으로 확인된 거대한 전파 은하입니다.
그것은 거의 557만 광년의 총 예상 선형 크기를 가지고 있으며 SDSSJ223301.30+131502.5에 의해 호스팅되며, 큰 확산 항성 헤일로를 나타내는 S0-a 유형 은하입니다. GRG-J2233+1315에 대한 이전 연구에서는 이 은하는 밀집된 성단 환경에 존재하는 것으로 나타났습니다. 따라서 이를 확인하기 위해 프랑스 파리 소르본 대학교의 Pratik Dabhade가 이끄는 천문학자 그룹은 거대 미터파 전파 망원경(GMRT)과 저주파를 사용하여 GRG-J2233+1315의 다중 주파수 심층 전파 관측을 수행했습니다. 배열(LOFAR) 및 William Herschel Telescope(WHT)를 사용한 분광 관측. 깊고 고해상도의 무선 이미지는 GRG-J2233+1315의 무선 코어에서 방출되고 약 326,000광년 확장되는 "꼬임"으로 이어지는 약 772,000광년 크기의 거대한 제트를 보여주었습니다.
이 이미지는 또한 은하가 두드러진 핫스팟이 없는 로브를 나타내고 바벨과 매우 유사하다는 것을 보여줍니다. 따라서 연구자들은 GRG-J2233+1315를 Barbell GRG라고 명명했습니다. 이 탐지된 엽은 약 5μG의 자기장 강도와 1억 1천만년에서 2억년 사이의 스펙트럼 연령을 갖는 것으로 밝혀졌습니다. 관측 결과 Barbell GRG는 적색편이가 약 0.099이고 선형 크기가 이전에 생각했던 것보다 더 큰 것으로 나타났습니다(거의 6백만 광년 ) . 결과는 호스트 은하는 연간 약 0.001 태양 질량 수준에서 상대적으로 낮은 별 형성 속도를 가지고 있음을 나타냅니다.
결과를 요약하면, 논문의 저자는 미래 연구를 위한 발견의 중요성을 강조했습니다. "우리 연구에서 ~ 100kpc '꼬임' 구조의 발견은 다양한 MHD[자기유체역학] 모델을 대규모로 테스트할 수 있는 독특한 기회를 제공합니다.... 꼬임 및 확산이 있는 양면, 대규모 제트가 있는 이 GRG 클러스터 환경에 있는 외부 엽은 다양한 환경 에서 GRG의 구조와 성장을 탐색할 수 있는 기회를 제공합니다 ."라고 연구진은 결론지었습니다.
추가 탐색 새로운 거대 전파 은하 발견 추가 정보: Pratik Dabhade et al, 제트에 ~100kpc 꼬임이 있는 바벨 모양의 거대한 전파 은하. arXiv:2209.13059v1 [astro-ph.GA], arxiv.org/abs/2209.13059
.Physicists Successfully Create a New Type of Quasiparticle
물리학자들이 새로운 유형의 준입자를 성공적으로 생성
주제:뉴욕시립대학자석나노기술준입자텍사스 오스틴 대학교 뉴욕시립대학 2022년 10월 8 일 추상 구 에너지 입자 물리학 준 입자는 물질의 고도로 자극된 상태가 그 자체로 기본 양자 입자로 간주되는 물리학 개념을 나타냅니다.
-City College of New York 물리학자들은 새로운 자기 준입자를 만들었습니다. City College of New York의 발견 및 혁신 센터와 물리학과는 빛을 초박형 2차원 자석 스택에 결합하여 생성되는 새로운 유형의 자기 준입자의 생성을 발표했습니다. 오스틴에 있는 텍사스 대학 과의 협력의 결과인 이 돌파구는 빛과의 강력한 상호 작용을 보장하여 재료를 인공적으로 설계하는 새로운 전략의 토대를 마련합니다.
연구를 주도한 CCNY 물리학자 Vinod M. Menon은 “자성 재료로 우리의 접근 방식을 구현하는 것은 효율적인 자기 광학 효과를 향한 유망한 경로입니다. "이 목표를 달성하면 레이저와 같은 일상적인 장치의 응용 프로그램이나 디지털 데이터 저장 장치에 사용할 수 있습니다."
광자와 스핀 상관 여기의 향상된 결합 광학 공진기는 반 데르 발스 자기 결정에서 광자와 스핀 상관 여기 커플링을 강화했습니다. 크레딧: Rezlind Bushati.
이 연구의 주 저자인 Dr. Florian Dirnberger는 그들의 연구가 빛과 자기 결정 사이의 강한 상호작용에 대해 거의 미개척된 영역을 드러냈다고 믿습니다. “최근 몇 년 동안의 연구를 통해 우리의 접근 방식으로 연구하기에 매우 적합한 원자적으로 평평한 자석이 많이 나왔습니다.”라고 그는 말했습니다. 앞으로 팀은 양자 물질이 광 공동에 배치될 때 양자 전기역학적 진공의 역할을 이해하기 위해 이러한 조사를 확장할 계획입니다. "우리의 연구는 열역학적 평형에 상응하지 않는 물질의 새로운 양자상의 안정화를 위한 길을 열어줍니다."라고 텍사스 오스틴 대학의 조교수인 Edoardo Baldini가 말했습니다.
참조: Florian Dirnberger, Rezlind Bushati, Biswajit Datta, Ajesh Kumar, Allan H. MacDonald, Edoardo Baldini 및 Vinod M. Menon의 "반 데르 발스 자석의 스핀 상관 엑시톤-폴라리톤", 2022년 9월 12일, Nature Nanotechnology . DOI: 10.1038/s41565-022-01204-2 이 연구는 국립 과학 재단, 육군 연구 사무소 및 CCNY의 CREST-IDEALS 센터에서 자금을 지원했습니다.
https://scitechdaily.com/physicists-successfully-create-a-new-type-of-quasiparticle/
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메모 2210130124 나의 사고실험 oms 스토리텔링
무제한의 준입자의 생성은 샘플b.qoms에서 중첩.얽힘.꼬임의 특이점으로 나타난다. 그 범위가 아원자 양자상태에서 우주 시공간 전역으로 확산되었다. 허허.
Sample a.oms (standard)
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-City College of New York physicists have created a new magnetic quasiparticle. City College of New York's Center for Discovery and Innovation and the Department of Physics announced the creation of a new type of magnetic quasiparticle created by combining light into an ultra-thin two-dimensional magnetic stack. The breakthrough, the result of a collaboration with the University of Texas at Austin, lays the foundation for a new strategy for artificially designing materials by ensuring strong interactions with light.
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memo 2210130124 my thought experiment oms storytelling
Unlimited generation of quasi-particles appears as a singularity of overlap, entanglement, and kinking in sample b.qoms. Its range has spread from subatomic quantum states to the entire universe space-time. haha.
Sample a.oms (standard)
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