İnqrid Fadelli tərəfindən , Phys.org

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Mühəndislik zaman anti-paritet-zaman simmetriyası. a, Ənənəvi anti-paritet-zaman (APT) simmetriyası: lokal tələyə nail olmaq üçün konveksiya bastırılır və istilik dalğası paketi zamanla tədricən azalır. b, Zaman anti-paritet-zaman simmetriyası: eyni konvektiv şəraitdə temperatur dalğası paketi proqramlaşdırıla bilən şəkildə irəli (konveksiya ilə) və ya geriyə (konveksiyaya qarşı) daşına və ixtiyari yerlərdə tələyə salına bilər. c, Eksperimental platforma və zamanlama protokolu: daxil edilmiş mühitin və fırlanma sürətinin sinxronizasiya edilmiş keçidi ilə üç konsentrik fırlanan halqa; dərin öyrənmə optimal keçid vaxtını proqnozlaşdırır. Kredit: Jin və digərləri. Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-03129-8.

Səs, işıq və ya istiliyi materiallar vasitəsilə daşıyan dalğaların hərəkəti fiziklər tərəfindən geniş şəkildə öyrənilmişdir, çünki bu, çoxsaylı müasir texnologiyaların inkişafına təsir göstərir. Bir neçə materialda dalğaların hərəkəti paritet-zaman (PT) simmetriyası kimi tanınan fiziki xüsusiyyətdən asılıdır və bu xüsusiyyət zaman irəli və geri axdıqda sistemin davranışındakı güzgü kimi fəza simmetriyasını simmetriya ilə birləşdirir.

PT simmetriyasına malik sistemlər, faza keçidləri adlanan müəyyən hədləri keçdikdə qəfildən davranışlarını dəyişə bilər və burada tarazlı vəziyyətdən qeyri-bərabər vəziyyətə keçirlər. İndiyə qədər PT simmetriyası nümayiş etdirən sistemlər əsasən statikdir, yəni zamanla sabit xüsusiyyətlər nümayiş etdirirlər.

Şanxay Elm və Texnologiya Universiteti, Fudan Universiteti və Sinqapur Milli Universitetinin tədqiqatçıları Təbiət Fizikası kitabında qeyri-Hermit sistemində, ətraf mühitlə enerji mübadiləsi aparan bir sistemdə faza keçidinin həm harada, həm də nə vaxt baş verdiyini daha aydın şəkildə göstərən temporal anti-paritet-zaman (APT) simmetriyası adlı yeni bir konsepsiya təqdim edirlər.

Onların məqaləsi istilik və enerjinin zamanla materiallardan necə keçdiyini idarə etmək üçün yeni imkanlar aça bilər.

Məqalənin baş müəllifi Jiping Huang Phys.org-a bildirib ki, “İşimiz qeyri-Hermit fizikasının vəd etdiyi şeylərlə diffuziya daşınmasında praktik olaraq əldə edilənlər arasındakı açıq bir boşluqdan irəli gəlirdi”.

“Dalğa sistemlərində PT simmetriyası və müstəsna nöqtələr (EP) yayılmanı idarə etmək üçün güclü vasitələrə çevrilib. Diffuziyada, xüsusən də istilikdə, son irəliləyişlər lokalizasiya və topoloji istilik vəziyyətləri kimi maraqlı statik effektlərə imkan yaratdı, lakin idarəetmə paradiqması hələ də əsasən “bir dəfə dizayn et və o, belə qalacaq” idi.”

Huang və həmkarları ilhamı molekulları, hüceyrələri və ya digər kiçik obyektləri tutmaq və hərəkət etdirmək üçün yüksək fokuslu lazer şüalarından istifadə edən eksperimental alətlər olan optik cımbızlardan götürüblər. Bu alətlər tədqiqatçılara statik mənzərə yaratmaq əvəzinə, obyektləri istədikləri kimi tutmağa, hərəkət etdirməyə və saxlamağa imkan verir.

“Biz oxşar bir qabiliyyətin enerji üçün – bizim vəziyyətimizdə, konvektiv-diffuziv sistemdə temperatur profili üçün əldə edilə biləcəyini soruşduq”, – deyə Huang bildirib.

“Beləliklə, əsas məqsəd sistemi sabit simmetrik və ya simmetriya pozulmuş fazada kilidlənmiş kimi qəbul etmək əvəzinə, Hermit olmayan faza keçidinin vaxtını proqramlaşdırıla bilən idarəetmə düyməsinə çevirmək oldu.”

“Konkret olaraq, biz temperatur ‘dalğa paketini’ konveksiya ilə irəliyə, konveksiyaya qarşı geriyə və ixtiyari bir vəziyyətdə tuta biləcəyimizi nümayiş etdirməyi hədəflədik – bütün bunlar tələb üzrə, qeyri-dövri zaman protokolu ilə.”

Temporal antiparitet-zaman simmetriyasının tətbiqi

APT simmetriyası, qeyri-Hermit sistemlərinə tətbiq olunan, xüsusilə məkan və zaman tərsinə çevrildikdə onların necə davrandıqlarını təsvir edən yaxşı qurulmuş bir qaydadır. APT simmetriyası, sistemdəki qazanc və itkinin PT simmetriyasının mövcudluğunda necə düzüləcəklərinə zidd olaraq düzülməsini nəzərdə tutur.

Bu balanslaşdırılmış mübadilə strukturu, sistemin iki keyfiyyətcə fərqli dinamik rejim arasında keçid etdiyi sözdə müstəsna nöqtə (EP) ilə nəticələnə bilər. Huang və həmkarları bu konsepsiyanı zamanla istiliyin hərəkətini daha yaxşı proqnozlaşdırmaq və idarə etmək üçün materiallar vasitəsilə istiliyin daşınmasına tətbiq etdilər.

“Bir rejimdə daimi işləyən bir sistem qurmaq əvəzinə, sistemi aktiv şəkildə vaxtında dəyişdiririk ki, EP-ni keçdiyi an dəqiq idarə olunsun. Bu, daşınma tarixinin özünü proqramlaşdırıla bilən hala gətirir”, – deyə Huang izah etdi.

“Sadə bir əməliyyat mənzərəsi iki mərhələli zaman skriptidir. 1-ci mərhələdə (nəqliyyat mərhələsi, keçid vaxtından əvvəl) parametrlər təyin olunur ki, temperatur profili ya irəli (konveksiya ilə), ya da geriyə (konveksiyaya qarşı) sürüşsün. 2-ci mərhələdə (tutma mərhələsi, -dən sonra), sistemi EP həddini aşan APT-simmetrik konfiqurasiyaya keçiririk ki, bu da temperatur modulyasiyasını istənilən hədəf mövqeyində kilidləyir və lokallaşdırır.”

Təcrübə şəraitində konsepsiyalarını nümayiş etdirmək üçün tədqiqatçılar üç halqalı istilik cihazından istifadə etdilər. Bu cihaz, istiliyi müəyyən istiqamətlərdə itələyən fırlanan iki xarici mis halqadan, eləcə də zamanla uyğunlaşdırıla bilən digər iki hərəkət edən halqa arasında istiliyin necə asanlıqla sıçradığını idarə edən orta halqadan ibarətdir. Orta halqa, pnevmatik aktuator istifadə edərək qəfil dəyişdirilə bilən istilik xüsusiyyətlərinə malik zamana uyğunlaşdırılmış birləşdirici təbəqə kimi çıxış edir.

“Kommutasiya zamanı biz eyni zamanda (i) halqa fırlanma parametrlərini və (ii) orta halqaya yerləşdirilmiş materialı dəyişdiririk və bununla da EP həddi boyunca halqalararası istilik mübadiləsi sürətini dəyişirik”, – deyə Huang bildirib.

“İnfraqırmızı termoqrafiyadan istifadə edərək, temperatur pikinin daşınıb sonra müxtəlif təyin olunmuş yerlərdə (məsələn, istilik nöqtəsindən ~üçdə bir dövr və ya ~üçdə iki dövr uzaqda) tutula biləcəyini göstərdik. Həmçinin, temperatur profilinin tutulmadan əvvəl konveksiya istiqamətinə qarşı hərəkət etdiyi əks-intuitiv halı da nümayiş etdirdik.”

Tədqiqatçılar, istiliyin istənilən yerə çatmasını təmin etmək üçün cihazlarında istiliyin istiqamətini dəqiq hansı anda çevirməli olduqlarını müəyyən etmək istəyirdilər. Ənənəvi analizlər apararkən optimal olaraq da bilinən bu zaman nöqtəsini proqnozlaşdırmaq çətindir.

Beləliklə, onlar dərin öyrənmə modelini tətbiq edərək, keçid vaxtına səbəb olacaq ilkin pik mövqeyini və hədəf mövqeyini xəritələşdirmək üçün istifadə etdilər. Bu, onlara cihazlarındakı istiliyin hərəkətini dəqiq idarə etməyə 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 gündəlik və ya həftəlik olaraq vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında yeniliklər əldə edin .

İstilik axınının idarə olunması üçün yeni yollar

Bu son tədqiqat, Hermit sistemlərindən kənar sistemlərdə enerjinin nəqlini diqqətəlayiq dəqiqliklə idarə etmək üçün yeni bir yanaşma təqdim edir. Gələcəkdə onların təklif etdiyi strategiya, istiliyin istənilən qanunauyğunluqlara uyğun hərəkət etdiyi yeni texnologiyaların və cihazların mühəndisliyinə tətbiq oluna bilər.

Huang dedi: “Biz diffuziyada qeyri-Hermit nəzarətini statik faza baxımından zamanla proqramlaşdırıla bilən baxış nöqtəsinə qədər genişləndirdik. Əsas dəyişiklik ondan ibarətdir ki, biz “faza keçidi baş verdikdə” mühəndislik edilə bilən sərbəstlik dərəcəsi kimi qəbul edirik.”

Xüsusilə, Huang və həmkarları ənənəvi istilik idarəetmə strategiyalarından istifadə edərkən eksperimental olaraq nümayiş etdirilməsi çox çətin olan bir qabiliyyəti kəşf etdilər. Bu, istiliyin normal olaraq daşınıb dağılacağı bir sistemdə müəyyən bir temperatur profilinin tələb üzrə iki istiqamətli daşınması və tutulmasıdır.

“Platformamızda temperatur zirvəsi yalnız zaman protokolunu dəyişdirməklə eyni ümumi həndəsə altında istənilən yerlərdə irəli, geriyə və ya hərəkətsiz hala gələ bilər”, – deyə Huang bildirib.

“Nəhayət, biz (i) qeyri-Hermit nəzəriyyəsini, (ii) sonlu element simulyasiyasını, (iii) kommutasiya vaxtının dərin öyrənmə ilə dəstəklənən dizaynını və (iv) möhkəmlik testləri də daxil olmaqla eksperimental validasiyanı özündə birləşdirən tam bir çərçivə təqdim edirik. Həmçinin, tətbiq yönümlü bir konsepsiya sübutu nümayiş etdirdik: cihaz ssenarisində hədəf soyutma performansında təxminən 5 K artım əldə etmək üçün tələyə düşmüş istilik dinamikasından istifadə.”

Bu tədqiqat qrupunun səyləri, mövcud texnologiyaların əksəriyyətində müşahidə edilən passiv istilik yayılmasından fərqli olaraq, müxtəlif növ cihazlarda istiliyin ağıllı şəkildə yönləndirilməsi üçün yol aça bilər. Bu, hədəf sahələrin soyuması ilə yanaşı, istiliyin tam olaraq lazım olduğu yerə axdığı mikroelektronikanın yaradılmasına imkan verə bilər.

Huang əlavə etdi: “EP keçidlərinin zamanla idarə olunması ideyası, material parametrlərini və ya zamanla qazanc/itkini modulyasiya edə biləcəyi digər platformalara – fotonik, akustik və ya maqnit sistemlərinə – tətbiq edilə bilən ümumi bir plandır”.

“Növbəti tədqiqatlarımızda çərçivəmizi birölçülü (halqaya bənzər) nəqliyyatdan maneələrin ətrafında sükan idarəetməsi və proqramlaşdırıla bilən trayektoriyalar da daxil olmaqla daha zəngin ikiölçülü və üçölçülü məkan-zaman nəzarətinə qədər genişləndirməyi planlaşdırırıq. Həmçinin, ” zaman qeyri-Hermit simmetriya mühəndisliyi “nin digər diffuziv proseslərə (kütlə diffuziyası, kimyəvi nəqliyyat) və əksinə, real vaxt modulyasiyasının mümkün olduğu dalğa sistemlərinə çevrilə biləcəyini araşdıracağıq.”

Tədqiqatçılar hazırda eksperimental yanaşmalarını daha da təkmilləşdirə biləcək əlavə maşın öyrənmə vasitələri üzərində işləyirlər. Məsələn, onlar yalnız optimal keçid vaxtını çıxarmaqla yanaşı, həm də praktik məhdudiyyətlər altında həndəsə, materiallar və zaman protokollarını birgə optimallaşdıra bilən texnikalar inkişaf etdirmək istəyirlər.

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmişdir — 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

Peng Jin və digərləri, Diffuziv nəqliyyatda zaman anti-paritet-zaman simmetriyası, Təbiət Fizikası (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-03129-8 .

Jurnal məlumatları: Təbiət Fizikası 

© 2026 Science X Network