گاهی اوقات bosons عمل مانند ‘ضد اجتماعی’ fermions

محققان گزارش یک راه جدید است که در آن bosons رفتار مانند fermions.

Bosons و fermions دو کلاس که تمام ذرات—از زیر اتمی به اتم های خود را—می توان طبقه بندی شده اند بسیار متفاوت رفتار می کنند تحت بسیاری از شرایط است. در حالی که یکسان bosons خواهم به جمع یکسان fermions تمایل به ضد اجتماعی. اما در یک بعد—تصور ذرات است که فقط می توانید حرکت بر روی یک خط—bosons می تواند تبدیل به عنوان stand-offish به عنوان fermions به طوری که هیچ دو اشغال همان موقعیت.

در حال حاضر تحقیقات جدید نشان می دهد که همان چیزی که—bosons اقدام مانند fermions—اتفاق می افتد با سرعت خود را. این یافته می افزاید: به ما درک اساسی از سیستم های کوانتومی و اطلاع رسانی می تواند احتمالی توسعه کوانتومی دستگاه.

“همه ذرات در طبیعت آمده در یکی از دو نوع بسته خود را ‘چرخش’ کوانتومی ملک با هیچ آنالوگ واقعی در فیزیک کلاسیک می گوید:” دیوید وایس استاد فیزیک در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا و یکی از رهبران تیم تحقیقاتی. “Bosons که چرخش هستند تمام اعداد صحیح می توانید به اشتراک گذاری همان کوانتومی در حالی که fermions که اسپین نیمه صحیح نمی باشد. هنگامی که ذرات سرد یا متراکم به اندازه کافی bosons رفتار کاملا متفاوت از fermions. Bosons فرم ‘بوز-اینشتین ميعانات,’ تجمع در همان کوانتومی. Fermions از سوی دیگر پر کردن در دسترس متحده یکی یکی به شکل آنچه که به نام ‘فرمی دریا.'”

محققان در حال حاضر تجربی نشان داده است که زمانی که bosons گسترش در یک بعد—خط اتم مجاز است به گسترش برای تبدیل شدن به دیگر آنها می توانند با تشکیل یک فرمی دریا. شرح مقاله پژوهش به نظر می رسد در مجله علوم.

“یکسان fermions ضد اجتماعی هستند شما نمی توانید بیش از یک در همان محل به طوری که آنها بسیار سرد آنها نمی تعامل می گوید:” مارکوس Rigol, استاد فیزیک و رهبر تیم تحقیقاتی. “Bosons می تواند در همان محل می شود اما این انرژی بیش از حد پرهزینه زمانی که تعاملات آنها بسیار قوی است. به عنوان یک نتیجه زمانی که محدود به حرکت در یک بعد فضایی خود را توزیع می مانند که از عدم تعامل fermions. در سال 2004 دیوید گروه تحقیقات تجربی نشان داده این پدیده که از لحاظ تئوری پیش بینی شده در دهه 1960 است.”

حتی اگر فضایی خواص به شدت تعامل bosons و عدم تعامل fermions هستند در یکی از ابعاد bosons هنوز هم می تواند با همان سرعت به عنوان هر یک از دیگر در حالی که fermions نمی تواند. این است که با توجه به ماهیت اساسی ذرات.

“در سال 2005 مارکوس و سپس یک دانشجوی کارشناسی پیش بینی کرد که وقتی که به شدت به تعامل bosons گسترش در یکی از ابعاد خود را به سرعت توزیع را به شکل یک فرمی دریا می گوید:” وایس. “من بسیار هیجان زده برای همکاری با او در نشان دادن این پدیده قابل توجه.”

تیم تحقیقاتی ایجاد آرایه ای از ultracold یک بعدی گازهای ساخته شده از bosonic اتم (‘بوز گازهای’) با استفاده از نوری شبکه که با استفاده از نور لیزر برای به دام انداختن اتم. در دام این سیستم در تعادل و شدت تعامل بوز گازهای باید توزیع فضایی مانند fermions اما هنوز هم باید به سرعت توزیع bosons. زمانی که محققان خاموش برخی از به دام انداختن نور اتم گسترش در یک بعد. در طول این توسعه سرعت توزیع bosons هموار تبدیل به یکی که یکسان به fermions. محققان می توانید به دنبال این تحول به عنوان آن اتفاق می افتد.

“پویایی ultracold گازهای نوری در شبکه منبع بسیاری از رمان جذاب پدیده های است که تنها به تازگی شروع به کاوش می گوید:” Rigol. “برای مثال دیو گروه در سال 2006 نشان داد که چیزی به عنوان جهانی به عنوان متوسط است که به خوبی تعریف شده پس از بوز گازهای تحت پویایی در یک بعد. همکاران من و من این مربوط به پیدا کردن زیبا اساسی ریاضی اموال از مدلهای نظری توصیف آزمایش های خود را شناخته شده به عنوان ‘integrability.’ Integrability نقش مرکزی را در ما به تازگی مشاهده دینامیکی fermionization پدیده است.”

به این دلیل که سیستم “انتگرال” محققان می توانند درک کنند و آن را در جزئیات بزرگ و با مطالعه رفتار دینامیکی این یک بعدی گازهای تیم امید به آدرس گسترده ای از مسائل در فیزیک.

“در نیم قرن گذشته بسیاری از جهانی خواص تعادلی کوانتومی سیستم باید روشن شده است می گوید:” وایس. “این سخت است برای شناسایی جهانی رفتار در سیستم های دینامیکی. به طور کامل درک پویایی یک بعدی گازها و سپس به تدریج با ساخت این گازها کمتر انتگرال ما امیدواریم که برای شناسایی اصول جهانی در های دینامیکی سیستم های کوانتومی.”

دینامیکی تعامل کوانتومی سیستم های هستند بخش مهمی از فیزیک بنیادی. آنها همچنین افزایش فن آوری های مرتبط, به عنوان بسیاری از واقعی و پیشنهادی کوانتومی دستگاه های مبتنی بر آنها از جمله شبیه سازی کوانتومی و کامپیوترهای کوانتومی.

“ما در حال حاضر تجربی دسترسی به چیزهایی که اگر می خواسته اند هر نظریه پرداز مشغول به کار در این زمینه ده سال پیش ‘خواهد شد و ما این را در طول عمر ما? “آنها می گویند به هیچ وجه” می گوید: “Rigol.

بودجه آمد از ما بنیاد ملی علوم و ارتش ایالات متحده تحقیقات ، محاسبات در محل Penn State Institute for Computational و داده های علوم است.

منبع: Penn State

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.detny.im

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>