211service.com
Topologs prognozē jaunu matērijas formu
1970. gadā kāds jauns fiziķis, kurš strādāja Padomju Savienībā, izteica pretēju prognozi. Vitālijs Efimovs, kurš tagad strādā Vašingtonas Universitātē ASV, parādīja, ka kvantu objekti, kas nevar izveidoties pāros, tomēr var veidoties trīskāršos.
2006. gadā grupa Austrijā atrada pirmo šāda tā sauktā Efimova stāvokļa piemēru aukstā cēzija atomu gāzē.
Tas ir mulsinoši. Protams, saites, kas satur trīskāršus kopā, ir tādas pašas kā tās, kas saista pārus. Patiesībā nē! Izrādās, ka pastāv smalka, bet būtiska atšķirība, kas padara šīs obligācijas pilnīgi atšķirīgas.
Šodien Nils Bāss no Norvēģijas Zinātnes un tehnoloģijas universitātes izsaka vēl vienu pārsteidzošu prognozi. Viņš saka, ka dīvainajām, nepasaulīgajām saitēm, kas ļauj cēzija atomiem salipt kopā trīskāršos, vajadzētu ļaut veidoties arī daudz sarežģītākiem objektiem. Patiesībā viņš saka, ka mēs esam uz robežas, lai atklātu pilnīgi jaunu matērijas veidu, ko pārvalda pilnīgi jauna fizikas nozare.
Aiz šī dīvainā rezultāta slēpjas matemātikas nozare, ko sauc par topoloģiju, formas izpēti. Topoloģija jo īpaši attiecas uz formas īpašībām, kas tiek saglabātas, kad objekts tiek saspiests, izstiepts un pušots, bet netiek saplēsts.
Noderīgs piemērs, kas jāņem vērā, ir slavenais Borromean gredzens, kas parādīts augšpusē pa kreisi. Tas sastāv no trim apļiem, kas savīti tā, ka, nogriežot vienu, tiek atbrīvoti pārējie divi.
Galvenais šeit ir tas, ka apļi plakanā 2 dimensiju plaknē nevar veidot Borromea gredzenu. Bet ieviesiet trešo dimensiju, un pēkšņi apļus var saistīt šādā veidā. Protams, ikviens lēzenis, kas dzīvo šajā 2D plaknē, būtu pilnībā apbēdināts ar šo īpašumu.
Izrādās, ka pastāv formāla matemātiska līdzība starp Borromea gredzenu un dīvainajiem cēzija trīskāršiem, ko paredzēja Efimovs. Izrādās, ka kvantu mehānikas un topoloģijas matemātika ir vienāda.
Bet šeit ir lieta: saites, kas rodas no kvantu mehānikas topoloģijas, ir pilnīgi nepasaulīgas. Lai gan parastā matērija, lietas, uz kurām jūs raustat savus pirkstus, ir skaidri ierobežotas trīs dimensijās, kvantu mehānikas matemātika pastāv pilnīgi atšķirīgos dimensiju komplektos. Un tieši šajā telpā veidojas Borromean gredzeni.
Rezultāts ir sava veida paralēlā fizika, kurā likumi, kas regulē uzvedību šajā paralēlajā Visumā, neizbēgami, spokaini satver mūsu pašu Visumu.
Un tiek ietekmētas ne tikai saites starp atomiem. Fiziķi sāk būvēt vadītājus un izolatorus, kuros elektronu kustību regulē kvantu mehānikas topoloģija. Tā sauktie topoloģiskie izolatori šobrīd ir liela tēma cietvielu fizikā.
Un topoloģija gatavojas paplašināt savu ietekmi, ja Baasam būs iespēja. Viņš norāda, ka Borromean gredzeni ir tikai vienkāršākais piemērs veselai topoloģisko struktūru periodiskajai tabulai. Un, ja ir iespējams izveidot Efimova štatus, kas ir līdzvērtīgi Borromean gredzeniem, tad vajadzētu būt iespējai izveidot arī citus.
Šī lietu saime būs jauns matērijas stāvoklis, ko regulē ziņu noteikumi, sava veida Efimova fizika.
Kā šīs lietas varētu izturēties? Tas vēl nav skaidrs, bet Baas rada interesantu iespēju. Dziļā un nepasaulīgā saikne starp daļiņām Efimova stāvokļos ir ļoti līdzīga kvantu sapīšanai.
Neviens nav īsti pārliecināts, vai tie ir identiski, bet, ja ir, tad Efimova fizika sniegs jaunu veidu, kā domāt par sapīšanu un to, kā to radīt un izmantot. Tam būs nozīmīga ietekme uz kriptogrāfiju, skaitļošanu un informācijas zinātni kopumā.
Nobela prēmijas laureāts fiziķis Marejs Gels-Manns reiz paziņoja, ka: viss, kas nav aizliegts, ir obligāts. Viņš atsaucās uz daļiņu mijiedarbību kvantu mehānikā. Citiem vārdiem sakot, ja nav iemesla, kāpēc daļiņas nevar mijiedarboties noteiktā veidā, tad tām ir jāsadarbojas tādā veidā.
Šķiet, ka mēs tūlīt redzēsim, cik dziļš un tālejošs patiesībā bija šis paziņojums.
Atsauce: arxiv.org/abs/1012.2698 : Jauni matērijas stāvokļi, ko ierosina jaunas topoloģiskās struktūras