เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง วิวัฒนาการของการหมุนควอนตัมดูคลาสสิกอย่างน่าประหลาดใจ

เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง การอธิบายว่าสสารมีพฤติกรรมอย่างไรในระดับควอนตัม-กลศาสตร์นั้นเป็นเรื่องยาก เนื่องจากสมการจะแก้ได้ยากเมื่อมีอนุภาคที่เกี่ยวข้องมากกว่าหนึ่งหยิบมือ แต่การทดลองใหม่แสดงให้เห็นว่ารายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ อาจไม่มีความสำคัญมากนัก และหากเรา “เหล่” ที่ระบบควอนตัมที่มีอนุภาคจำนวนมากเพื่อเบลอ ระบบจะเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไปอาจดูเหมือนกระบวนการแพร่แบบคลาสสิกที่คุ้นเคยอย่างน่าประหลาดใจ .

การหาเส้นทางที่แน่นอนของอนุภาคหมึกในแก้วน้ำ

ในขณะที่ถูกกระแทกด้วยวิธีนี้และโดยโมเลกุลของน้ำนั้นยาก แต่คุณไม่จำเป็นต้องติดตามทุกอณูเพราะ กฎการแพร่กระจายของฟิคบอกว่าการไหลของวัสดุเป็นสัดส่วนกับการไล่ระดับความเข้มข้นเพียงอย่างเดียว กฎของฟิคเป็นตัวอย่างของการเกรนหยาบที่มักใช้ในอุทกพลศาสตร์ ตัวอย่างเช่น ของเหลวถือได้ว่าเป็นชุดของ “ห่อ” เล็กๆ ซึ่งแต่ละชิ้นมีโมเลกุลนับไม่ถ้วนซึ่งเคลื่อนที่ผ่านกันอย่างเสียดทาน

blobs ท้องถิ่น เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยได้พยายามอธิบายระบบอนุภาคควอนตัมหลายตัวโดยใช้วิธีการดังกล่าว สมมติว่าคุณมีวัสดุที่ประกอบด้วยควอนตัมสปินจำนวนมากที่โต้ตอบกัน คุณสร้าง “หยด” ของการหมุนตามทิศทางและคำนวณว่ามันจะแพร่กระจายผ่านระบบอย่างไร

Joel Mooreจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียแห่งเบิร์กลีย์กล่าวว่า “อุทกพลศาสตร์เป็นการศึกษาว่าระบบเปลี่ยนจากดุลยภาพในท้องถิ่นไปสู่สมดุลของโลก ได้อย่างไร เขากล่าวว่าสมการของกลศาสตร์ของไหล ถือว่าข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับสถานะเริ่มต้น – อนุภาคอยู่ที่ไหนและเคลื่อนที่อย่างไร – จะสูญหายไปอย่างรวดเร็วเมื่อพวกเขาได้สัมผัสกับปฏิสัมพันธ์ (การชนกัน) กับผู้อื่นเพียงไม่กี่ครั้ง “จากนั้น สมการของไหลจะอธิบายทุกอย่างด้วยสเกลเวลาที่ยาวกว่า ตั้งแต่ไมโครวินาทีจนถึงหลายปีอย่างแม่นยำมาก”

เพื่อศึกษาระบบที่คล้ายคลึงกันของการหมุนควอนตัม 

มัวร์ได้ร่วมมือกับนอร์มัน เหยา นักฟิสิกส์ของเบิร์กลีย์ และคนอื่นๆ พวกเขาตรวจสอบผลึกเพชรเม็ดเล็กๆ หนึ่งเม็ดที่มีการหมุนสองประเภท ทั้งสองเกิดขึ้นจากอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่ของข้อบกพร่องในโครงข่ายผลึกคาร์บอน ข้อบกพร่องประเภทหนึ่งที่เรียกว่าศูนย์ P1 และประกอบด้วยอะตอมไนโตรเจนแทนที่คาร์บอน ถูกกระจายแบบสุ่มผ่านตาข่ายที่ความเข้มข้น 100 ppm ข้อบกพร่องอื่นที่เรียกว่าศูนย์ NV ประกอบด้วยการแทนที่ไนโตรเจนถัดจากพื้นที่ว่างในตาข่าย ถูกกระจายที่ความเข้มข้นต่ำกว่าประมาณสองร้อยเท่า

หมุนด้วยความรู้สึก

การหมุนเหล่านี้สามารถ “รู้สึก” ซึ่งกันและกันในระยะทางไกลหลายครั้งของการแยกอะตอม นักวิจัยได้ใช้ข้อบกพร่องของ NV ทั้งในการตั้งค่าการรบกวนและเพื่อตรวจสอบการตอบสนอง เพื่อดูว่าพลวัตของการหมุนมีวิวัฒนาการอย่างไร พวกเขาสามารถโพลาไรซ์สปินเหล่านี้ในพื้นที่หนึ่งโดยใช้พัลส์เลเซอร์ จากนั้นถ่ายโอนการรบกวนที่แปลไปยังสปิน P1 ที่มีประชากรมากขึ้นโดยการจับคู่ทั้งสองโดยใช้สนามแม่เหล็กเพื่อให้เกิดการสั่นพ้อง จากนั้นพวกเขาตรวจสอบว่าการก่อกวนนี้แพร่กระจายผ่านการหมุน P1 อย่างไรในขณะที่ระบบเคลื่อนไปสู่การกำหนดค่าสมดุลทั่วโลก

“ตำนานคือถ้าคุณใช้สถานะเริ่มต้นที่สม่ำเสมอและสร้างแพ็คเก็ตที่มีพลังงานส่วนเกินหรือหมุนไปที่ใดที่หนึ่งในระบบ แพ็คเก็ตนี้จะกระจายออกไปตามสมการเชิงอนุพันธ์” Yao กล่าว สำหรับระบบควอนตัม เราอาจคาดหวังว่าจะเป็นสมการชโรดิงเงอร์ แต่จะเป็นการท้าทายมากที่จะอธิบายกระบวนการในลักษณะนั้นสำหรับการหมุนแบบโต้ตอบทั้งหมด

อย่างไรก็ตาม การวัดแสดงให้เห็นว่า

ไดนามิกโดยรวมได้รับการอธิบายอย่างดีด้วยสมการที่ง่ายกว่าซึ่งดูคล้ายกับการแพร่ของฟิคมาก กล่าวอีกนัยหนึ่ง กระบวนการควอนตัมที่เคร่งครัดนี้กลับกลายเป็นว่ามีการแบ่งปันไดนามิกแบบเดียวกันกับกระบวนการแบบคลาสสิก หากคุณวัดความหนาแน่นของการหมุนด้วยความละเอียดหยาบเล็กน้อย Yao อธิบาย “สมการเชิงอนุพันธ์ที่อธิบายไดนามิกเหล่านี้อาจง่ายกว่าสมการชโรดิงเงอร์มาก แต่เหมือนกับสมการการแพร่กระจาย”

ไม่ใช่คู่ที่ลงตัว อย่างไรก็ตาม พฤติกรรมของการหมุนไม่เหมาะกับการแพร่กระจาย มัวร์กล่าวว่าส่วนหนึ่งเป็นเพราะสปินซึ่งแตกต่างจากอนุภาคที่ชนกันสามารถสัมผัสกันได้ในระยะทางไกล แต่ดูเหมือนว่าจะเกิดจากความจริงที่ว่าข้อบกพร่องของ P1 นั้นไม่เท่ากันทั้งหมด: อะตอมรอบ ๆ ข้อบกพร่องอาจมีการจัดเรียงในท้องถิ่นที่แตกต่างกันเล็กน้อยทำให้เกิดความผิดปกติแบบสุ่ม

เหยากล่าวว่าการศึกษาเชิงทฤษฎีอื่นๆ ชี้ว่ากระบวนการอื่นๆ ของ “อุทกพลศาสตร์ควอนตัม” สามารถมีรูปแบบที่แตกต่างกัน เทียบเท่ากับไดนามิกแบบคลาสสิกที่มีเนื้อหยาบแบบอื่นๆ ตัวอย่างเช่น ระบบบางระบบที่สปินโต้ตอบในสายโซ่ 1D ถูกคาดการณ์ว่าจะมีไดนามิกที่คล้ายคลึงกับที่เรียกว่าสมการ Kardar–Parisi–Zhang ซึ่งควบคุมกระบวนการเติบโตของพื้นผิวบางประเภทและวิธีที่คลื่นกระแทกแพร่กระจาย

สิ่งนี้บ่งชี้ว่า ในระดับหยาบ กระบวนการแบบไดนามิกในระบบหลายส่วนของร่างกายอาจไม่อ่อนไหวต่อการพิจารณาว่าสิ่งเหล่านี้ถูกควบคุมโดยควอนตัมหรือฟิสิกส์คลาสสิก มีความเป็นสากลประเภทหนึ่งที่ขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ทั่วไประหว่างส่วนประกอบที่มีเนื้อหยาบมากกว่ารายละเอียดด้วยกล้องจุลทรรศน์ – อาจเป็นเสียงสะท้อนของความเป็นสากลที่เห็นได้ในระบบสปินแม่เหล็กและของไหลแบบคลาสสิกใกล้กับการเปลี่ยนเฟสที่สำคัญ

ฟิลด์ที่ใช้งาน

David Huseจากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันในรัฐนิวเจอร์ซีย์กล่าวว่า “การทำความเข้าใจการเกิดขึ้นอย่างละเอียดในรายละเอียดเป็นสิ่งที่ท้าทายสำหรับวัตถุขนาดเล็กที่เป็นควอนตัม และเท่าเทียมกันในรูปแบบที่แตกต่างกันสำหรับกล้องจุลทรรศน์แบบคลาสสิก” สิ่งนี้เขากล่าวว่า “เป็นองค์กรที่มีมายาวนานในด้านพื้นฐานของฟิสิกส์สถิติซึ่งเพิ่งเริ่มมีการใช้งานสำหรับไมโครสโคปควอนตัมเนื่องจากความสามารถในการสำรวจในห้องปฏิบัติการที่ดีขึ้น” เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง