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불멸의 양자 입자의 존재 증명

01.07.2019

우리 주변의 세상에 영원한 것은 없습니다. 사람, 행성, 별, 은하 및 아마도 전체 우주에는 특정 "수명"이 있습니다. 그러나 이상한 양자 세계에서 일어나는 일은 종종 일반적인 규칙을 따르지 않습니다. 그리고 최근에 과학자들은 특정 조건에서 양자 시스템에 존재하는 특정 유형의 준입자가 거의 무한정 존재할 수 있음을 발견했습니다. 이것은 이러한 준 입자가 결코 부패하지 않는다는 것을 의미하지는 않지만 "재에서 불사조 새"처럼 즉시 복원되어 완전히 "불멸"합니다.

언뜻보기에 위에서 설명한 것은 고립 된 시스템의 엔트로피 수준이 증가 할 수있는 열역학 제 XNUMX 법칙과 직접적으로 모순됩니다. 즉, 이 시스템에 포함된 개체는 다른 개체, 더 크고 더 복잡한 개체와 결합하여 파괴될 수만 있을 뿐 형태가 될 수 없습니다. 그러나 양자 시스템에서 물체의 거동은 일반적인 법칙을 거의 따르지 않으며 감지된 준입자는 이를 직접적으로 확인합니다.

준입자는 전통적인 의미의 전자나 쿼크와 같은 입자가 아닙니다. 준 입자는 전기 또는 자기 영향으로 인해 존재하는 환경에서 에너지 여기가 발생한 결과입니다. 대부분의 경우 준 입자는 서로 연결된 두 개 이상의 입자로 하나의 큰 입자처럼 행동합니다.

준 입자에는 결정 격자의 극성 구름에 갇힌 전자인 결정 격자, 폴라론에 있는 원자의 진동 에너지에서 분리된 형태인 포논이 포함됩니다.

그들의 연구에서 Max Planck Institute for Complex Physics 및 Technical University of Munich의 과학자들은 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션의 기초가 된 여러 수치적 방법이 개발된 포논과 같은 파동 성질의 준 입자에만 집중했습니다. 소프트웨어. 수학적 모델의 계산에 따르면 모든 입자는 실제로 붕괴되지만 일부는 즉시 다시 나타납니다. 입자의 붕괴와 출현은 매우 빠르게 발생하며 무한정 지속될 수 있는 또 다른 진동 과정의 단계입니다.

그리고 물리학자들이 지적했듯이 준입자에 일어나는 일은 열역학 제XNUMX법칙을 위반하지 않습니다. 진동은 파동 함수이기 때문에 이 과정에서 에너지가 물질로 또는 그 반대로 끊임없이 변환되며 양자 입자 이원론의 원리에 의해 "보호"됩니다. 그리고 이 경우 양자 시스템의 엔트로피는 증가하거나 감소하지 않고 일정한 수준을 유지합니다.

이 발견은 이미 몇 가지 이상한 것들에 대한 설명을 찾는 것을 가능하게 했습니다. 예를 들어, 세계에는 매우 안정적인 자성 물질 Ba3CoSb2O9가 있습니다. 그리고 이 안정성의 핵심은 붕괴 후 다시 나타나는 자기 준입자인 마그논인 것 같습니다. 두 번째 예는 절대 영도에 가까운 온도에서 초유체 액체로 변하는 헬륨입니다. 헬륨의 이러한 특징은 로톤이라고 불리는 잠재적으로 "불멸의" 준입자를 포함하고 있다는 사실로 설명할 수 있습니다.

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