Materia uzyskana w Kioto jest 3 miliardy razy chłodniejsza niż przestrzeń międzygwiezdna
Japońsko-amerykański zespół naukowy wykorzystuje atomy 3 miliardy razy chłodniejsze niż przestrzeń międzygwiezdna do badań nad kwantowymi podstawami magnetyzmu. Jeśli gdzieś jakaś obca cywilizacja nie przeprowadza podobnych badań, to fermiony z Kyoto University są najchłodniejszymi atomami we wszechświecie, mówi Kaden Hazzard z Rice University, jeden z autorów badań.
Zespół z Kioto, pracujący pod kierunkiem Yoshiro Takahashiego wykorzystuje lasery do schłodzenia fermionów – w tym przypadku są to atomy iterbu – do temperatury jednej miliardowej stopnia powyżej zera absolutnego (0,000000001 K). To około 3 miliardów razy mniej niż temperatura przestrzeni międzygwiezdnej. Przestrzeń ta jest bowiem wciąż ogrzewana przez poświatę po Wielkim Wybuchu, promieniowanie mikrofalowe tła. W tak niskich temperaturach zmienia się fizyka. Większą rolę odgrywa mechanika kwantowa i można obserwować nowe zjawiska, wyjaśnia Hazzard.
Atomy podlegają zasadom mechaniki kwantowej, jednak zjawiska takie ujawniają się dopiero, gdy zostaną schłodzone do temperatur o ułamki stopnia wyższych niż zero absolutne. Lasery od około 30 lat są używane do chłodzenia atomów. Wykorzystuje się tworzone za pomocą wiązek laserowych sieci optyczne, które działają jak kwantowe symulatory pozwalające na rozwiązywanie problemów będących poza zasięgiem konwencjonalnych komputerów.
Uczeni z Kioto wykorzystali sieć optyczną do symulowania modelu Hubbarda. Jest on powszechnie używany do badania magnetycznych i nadprzewodzących zjawisk zachodzących w materiałach. Symulowany model charakteryzuje się specjalną symetrią znaną jako SU(N), gdzie SU oznacza specjalną grupę unitarną – matematyczny sposób opisywania symetrii – a N to możliwe wartości spinu cząstki użytej podczas badań. Im większa jest wartość N tym większa symetria całego modelu i złożoność opisywanych zjawisk. Atomy iterbu mogą przyjmować jedną z 6 wartości spinu, a symulator z Kioto jest pierwszym, który pozwala na uzyskanie SU(6). To coś, to jest poza zasięgiem najpotężniejszych współczesnych superkomputerów.
Naukowcy wyjaśniają, że dzięki swojemu modelowi chcą poznać najdrobniejsze cechy, które powodują, że ciało stałe ma właściwości metalu, izolatora, magnesu lub nadprzewodnika. Jednym z najbardziej fascynujących pytań jest to o rolę symetrii w uzyskiwaniu takich właściwości. Jeśli uda się nam na nie odpowiedzieć, być może będziemy w stanie stworzyć materiały o wymaganych przez nas cechach, mówi Eduardo Ibarra-García-Padilla.
Komentarze (2)
l_smolinski, 3 września 2022, 13:01
Hm.. że co? O sztucznych problemach wymyślonych tak, aby akurat kilka szkiełek i laser mogło udawać, że rozwiązuje jakiś problem można by sobie już darować. Potem naród myśli, że coś będzie z komputerów kwantowych poza urojeniami.
Nazwijmy rzeczy po imieniu, żadna to symulacja ta sieć optyczna to prostu model Hubbarda. Drabina która symuluje drabinę. Troszkę to żałosne jest, no nic ważne że granty na kolejne badania wpadną.
Tylko do czego to ma się przydać? Widzę to ogromną wartość dodatnią jako formę weryfikacji teorii, ale co to ma wspólnego z obliczeniami to nie wiem. Zbadano po prostu jak działa drabina a opowiada się, głodne kawałki, że drabina zasymulowała drabinę
.
Sory, ale trzeba te wszystkie farmazony prostować, tak aby czasem nowe pokolenia nie zachciały by dalej sponsorować prac nad komputerami kwantowymi. Za chwile znajdą się chętni do sponsorowania prac nad wehikułem czasu.
Stanley, 3 września 2022, 22:47
Trochę nie na temat może, ale tak się przypomniało że mój przyjaciel z dzieciństwa 3 lata starszy poszedł na fizykę na łódzki uniwerek, zrobił doktorat i pracował przy mikroskopach około roku 2005 kiedy jeszcze sutdiowałem politechnice. Oczywiście uciekłem bo przecież papierek nie jest taki ważny itd. W sumie on miał rację wtedy. Przysłuchiwałem się jego opowieściom o tym co się robi na co leci kasa "chodź z tego spędu bydła politechniki na uniwerek". Ale nasze drogi rozeszły mniej więcej po takim komentarzu z mojej strony w jego "zachwyt" odnośnie nanorurek weglowych. Twierdziłem a byliśmy na etapie chyba 130nm z układami scalonymi, że zanim zastąpi krzem to jeszcze trochę wody upłynie w wiśle, żeby ochłonął, że to ma jakieś kiepskie zastosowanie w praktyce i nad praktycznym zastosowaniem może wypadałoby pomyśleć zamiast się jarać bez sensu. Że prawo Moore jeszcze daleko do końca.. no i w sumie długą drogę przeszło, najpierw 45nm izolatory o wysokiej przenikalności, później tranzystory FinFET w pion postawione, na koniec chyba tak się wydaje EUV, teraz dopiero teraz przyszedł czas na nanorurki węglowe od 5nm nawet się pogubiłem na jakim etapie jesteśmy. GaFET czy coś. Od czasu zwyżki akcji AMD ok 2018 i póxniej 2019 przestałem śledzić temat. Minęło jakby nie było 15 lat, jednak do czegoś się przydały te teoretyczne prace kontaktu nie mam ale podejrzewam że w tym czasie Paweł został już profesorem nadzwyczajnym
Troche to było walenie kulą w płot na oślep kombinowanie na tym uniwerku, nabijanie kabzy, ale jednak na coś to się przydaje. Pamiętam w międzyczasie zawiązała się polska firma TopGan odnośnie arsenku galu czy coś potrzebne przy produkcji dobrej jakości chyba zielonych diod LED. To akurat lubię czyli przekuwanie teorii w praktykę. Ale w nano-skali praktycznie nic nie można zobaczyć pod mikroskopem, od razu znaleźć zastosowanie.. przykład perowskity?! Nikt w babeczkę nie wierzył w jakieś dziwne materiały a może to się okazać sporą rewolucją w fotowoltanice.
Próbowali zobaczyć struktury 14nm i nic z tego nie wyszło jedynie górne warstwy można jakoś rozróżnić. Więc z jednej strony - podoba mi się pańskie podejście - kolejny post w tym tonie, ogólnie świat nauki, granty "zielone łady" itp. wypaczają i tworzą jakieś śmieciowe teorie, pod polityczne zamówienie. Przecież wiadomo że już nie chodzi o rozwój ludzkości ale o ograniczenie zdławienie. No ale jednak może czemuś to się przysłuży? Może po prostu sobie tego jeszcze nie wyobrażamy? Nie wiem nie chcę popełnić błędu przeszłości raz jeszcze..
To chyba już udostępniałem zanim zniknąłem z kopalni?
https://odysee.com/the-crisis-of-science:1b81744f696731f6da64e27e1ca0b08e84411fd0?src=embed