Sam Jarman tərəfindən , Phys.org

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Rydberg atom halqası kainatın boşluqlarında baş verdiyi düşünülən bir fenomeni simulyasiya edir. Müəllif: Yu-Xin Chao

Çində fiziklər “yalançı vakuum çürüməsi” effektini simulyasiya ediblər: bu fenomenin boş kimi görünən məkanlarda daim baş verdiyinə inanılır və hətta bir nəzəriyyəyə görə, bütün kainatın qəfil sonuna səbəb ola bilər. Yu -Xin Çao və Pekindəki Tsinhua Universitetinin həmkarları sadə bir masaüstü təcrübədən istifadə edərək effekti təqlid ediblər.

Yalançı vakuum çürüməsi

Hazırda kvant sahə nəzəriyyəsi, cazibə qüvvəsinin vacib olduğu şkaladan aşağıda fundamental fizika üçün ən dəqiq çərçivəmizdir. O, mükəmməl bir vakuum kimi bir şeyin olmadığını proqnozlaşdırır: verilmiş bir fəza tamamilə boş görünsə də, nəzəriyyə onun əslində davamlı kvant sahəsinin ən aşağı enerjili vəziyyəti olduğunu irəli sürür.

Kvant sahəsi çoxsaylı lokal minimum enerjiyə malik ola bildiyindən, bu o deməkdir ki, zahirən sabit görünən lokal yer vəziyyəti bütövlükdə sahə üçün mümkün olan ən sabit vəziyyət olmaya bilər – o, sadəcə olaraq daha aşağı enerjili, daha sabit vəziyyətdən enerji baryeri ilə ayrılır, necə ki, vadi daha dərin vadidən yüksək dağ silsiləsi ilə ayrıla bilər.

“Yalançı” vakuum kimi tanınan bu “metastabil” vəziyyət, kvant tuneli vasitəsilə onu “həqiqi” vakuumdan ayıran maneəni dəf edə bilər. Bu, iki vadinin arasındakı bir dağın altından keçən bir tunelə bənzər şəkildə, heç bir enerji girişi olmadan maneədən birbaşa keçməsinə imkan verir.

1970-ci illərdə amerikalı nəzəriyyəçi Sidni Koulman bütün müşahidə edilə bilən kainatın belə bir yalançı vakuumda mövcud ola biləcəyini irəli sürdü. Əgər belədirsə, yalançı vakuumun parçalanması onun dərhal əsl vakuuma çökməsinə səbəb olardı.

Həmmüəllif Menq Xun Tey izah edir ki, “Bu nəzəriyyəni universal miqyasda sınaqdan keçirə bilməsək də, yüksək dərəcədə idarəolunan kvant simulyatorlarının son dövrlərdə hazırlanması bizə bu dramatik tunel hadisələrini masaüstü təcrübələrində yenidən yaratmağa və öyrənməyə imkan verir”.

Proqramlaşdırıla bilən Rydberg halqası

Bu eksperimental boşluğu doldurmaq üçün Çaonun komandası ən xarici elektronlarının son dərəcə yüksək enerji səviyyələrinə qədər həyəcanlandığı Rydberg atomlarının xüsusiyyətlərinə baxdı . Atom miqyasında bu elektronlar öz nüvələrindən son dərəcə uzaq orbitlərdə yerləşir və bu da onları xarici sahələrə daha çox həssas edir. Nəticədə, onlar idarə olunan kvant simulyasiyaları üçün əsas kimi xüsusilə uyğundur.

Bu halda, tədqiqatçılar qarşılıqlı itələyici Rydberg atomları qrupunu halqa şəklində yerləşdirdilər. Quruluş daxilində hər bir atomun spin vəziyyəti iki qonşusunun spin vəziyyətinə əks istiqamətdə düzülməyə üstünlük verdi və bu da “yuxarı” və “aşağı” vəziyyətləri arasında nizamlı alternativ bir nümunə yaratdı. Sistemin simmetriyasına görə, hər iki mümkün alternativ nümunə (“yuxarı-aşağı-yuxarı-aşağı” və “aşağı-yuxarı-aşağı-yuxarı”) eyni enerjilərə malik idi və bu da onları eyni dərəcədə sabit edirdi.

Yalançı vakuumu simulyasiya etmək üçün tədqiqatçılar daha sonra lazerdən istifadə edərək bu simmetriyanı qəsdən pozdular ki, halqa bir qədər fərqli enerji vəziyyətləri ilə iki mümkün nümunədə – həqiqi və yalançı vakuum vəziyyətlərini təqlid edərək mövcud ola bilsin.

Tey izah edir ki, “Dəyişən atomları sahə seçici lazer şüaları ilə işıqlandırmaqla, biz fərqli “yalan” və “doğru” vakuum vəziyyətlərinə malik xüsusi enerji mənzərəsi yaratdıq və bu da bizə kvant tunelləmə prosesinin real vaxt rejimində baş verdiyini izləməyə imkan verdi”.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Eksponensial çürümə

Prosesi müşahidə edərkən, Çaonun komandası “nizam parametri” ilə ölçülən alternativ spin modelindəki parçalanmanı ölçdü. Kvant sahə nəzəriyyəsi ilə proqnozlaşdırıldığı kimi, simmetriyanı pozan sahə gücləndikcə parçalanma sürətinin eksponensial olaraq yavaşladığını – beləliklə, sahə nə qədər güclü olarsa, simulyasiya edilmiş vakuum vəziyyəti bir o qədər sürətli parçalandığını aşkar etdilər.

Bu, kvant qabarcıqlarının nüvələşmə mexanizmini birbaşa əks etdirirdi : əsl vakuuma keçmək üçün sistem “qabarcıq” əmələ gətirməlidir: əsl vakuumun ilkin nümunəni pozmaq üçün enerjini kompensasiya etmək üçün kifayət qədər böyük olan lokal transformasiya olunmuş bir bölgəsi. Daha güclü simmetriyanı pozan sahə bu qabarcığın tələb olunan ölçüsünü azaldır, yəni kollektiv şəkildə tunel qurmaq üçün daha az atoma ehtiyac var. Öz növbəsində, çürümə prosesi daha çox ehtimal olunur.

Yalançı vakuum çürüməsinə bənzəyən qısamüddətli dinamikadan başqa, komanda uzunmüddətli davranışı da araşdırdı və müəyyən sahə güclərində çürümənin əhəmiyyətli dərəcədə artdığını aşkar etdi: bu xüsusiyyət diskret kvant sistemlərinə xasdır və davamlı kvant sahələrində analoqu yoxdur. Bu fərqləndirmə, təkcə klassik yalançı vakuum çürüməsinin təklif edə biləcəyindən daha zəngin fizika spektrini öyrənməyə imkan verir.

Tey deyir: “Təcrübəmiz kifayət qədər sadə bir masaüstü təcrübəsində proqnozlaşdırılan yalançı vakuum parçalanmasını təkrarladı. Bu, çoxcisimli tunel dinamikasının onun qəfəs həndəsəsinin və atomlar arasında geniş yayılmış uzun mənzilli qarşılıqlı təsirlərin necə təsir etdiyini araşdırmaq üçün bir addımdır.”

Müəllifimiz Sam Jarman tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Yu-Xin Chao və digərləri, Rydberg Atom Massivində Yalançı Vakuum Çürüməsini və Qabarcıq Nüvələşməsini Probing, Fiziki İcmal Məktubları (2026). DOI: 10.1103/kqzq-fnr4 . ArXiv -də : DOI: 10.48550/arxiv.2512.04637

Jurnal məlumatları: Fiziki İcmal Məktubları , arXiv  

Əsas anlayışlar

Soyuq atomlar və maddə dalğalarıOptika və lazerlərKvant sahə nəzəriyyəsiAtom sistemləriKvant çoxcisimli sistemlər

© 2026 Science X Network