不朽的量子粒子

俗话说,没有什么是永恒的。物理定律证实了这一点:在我们的星球上,所有过程都会增加熵,从而增加分子紊乱。例如,碎玻璃永远不会再次重新组合在一起。

慕尼黑工业大学(TUM)和马克斯普朗克复杂系统物理研究所的理论物理学家发现,在微观层面上,日常生活中似乎无法想象的东西是可能的。

“直到现在,假设相互作用的量子系统中的准粒子在一定时间后衰减。我们现在知道情况正好相反:强烈的相互作用甚至可以完全阻止衰变,”理论固态物理学教授弗兰克波尔曼解释道。 TUM。晶体中的集体晶格振动,即所谓的声子,是这种准粒子的一个例子。

准粒子的概念是由物理学家和诺贝尔奖获得者Lev Davidovich Landau创造的。他用它来描述许多粒子的集体状态,或者更确切地说是由于电力或磁力引起的相互作用。由于这种相互作用,几个粒子就像一个单一的粒子。

数字方法开辟了新的视角

到目前为止,还没有详细了解哪些过程会影响这些准粒子在相互作用系统中的命运,“Pollmann说。”只是现在我们才拥有能够计算复杂相互作用的数值方法以及具有性能足以解决这些方程式。“

“精心模拟的结果:诚然,准粒子确实会衰变,但新的,相同的粒子实体会从碎片中浮现出来,”主要作者Ruben Verresen说。“如果这种衰变进展得非常快,那么在一定时间后会发生反作用,碎片会再次收敛。这个过程会不断重演,并且在衰变和重生之间会出现持续的振荡。”

从物理的角度来看,这种振荡是一种转化为物质的波,根据量子力学波粒二象性,物质是可能的。因此,不朽的准粒子不会违反热力学第二定律。它们的熵保持不变,衰变已经停止。

现实检查

这一发现也解释了直到现在令人困惑的现象。实验物理学家测得磁性化合物Ba3CoSB2O9非常稳定。磁性准粒子,磁子,负责它。其他准粒子,旋转子,确保地球表面上的气体氦气变为绝对零度的液体,可以不受限制地流动。

“我们的工作纯粹是基础研究,”波尔曼强调说。然而,完全有可能有一天结果甚至可以允许应用,例如为未来的量子计算机构建耐用数据存储器。