بحث چشمگیر در فیزیک با الهام از نقاشی معروف ون گوگ ؛ آیا ماه فانتزی “شب پرستاری” واقعی است؟

به گزارش خبرگزاری ، پیش بینی علمی که فقط فرضیه برای ده ها سال بود ، سرانجام به حقیقت پیوست. دانشمندان توانسته اند در دنیای کوانتومی یک آشفتگی عجیب و غریب را ببینند و ساختارهای هلال را پیدا کنند که شباهت جالبی با ماه در نقاشی معروف “شب شب” داشته باشد.

اسحاق آسیموف ، نویسنده مشهور علمی تخیلی ، یک روز گفت: “در علم و هنر ، علم وجود دارد.” این کشف جدید نمونه واقعی این دعا است و بین یکی از بهترین آثار شناخته شده قرن نوزدهم و دنیای پیچیده فیزیک کوانتومی ارتباط برقرار کرده است.

موضوع اصلی این مطالعه پدیده ای به نام بی ثباتی “Kelvin -Hollmeoltz” است. این پدیده زمانی اتفاق می افتد که دو لایه مایع (مانند آب و هوا) به سرعت های مختلف منتقل می شوند و باعث ایجاد امواج می شوند. در زندگی روزمره ، این را می توان در قالب ابرها ، امواج رودخانه یا آب دریا مشاهده کرد.

“سوال ما ساده بود: آیا این نوع آشفتگی نیز می تواند در مایعات کوانتومی باشد؟”

مایعات کوانتومی موادی هستند که طبق قوانین کوانتومی رفتار می کنند ، نه فیزیک معمولی. آنها هیچ اصطکاک ندارند و رفتار آنها به حالت های کوانتومی بسیار ظریف بستگی دارد که ایجاد و کنترل آن بسیار دشوار است. به همین دلیل ، قبلاً هیچ کس این پدیده را در چنین مواد ندیده بود.

اما تیم علمی توانست آن را خلاقانه ضبط کند. آنها گاز را از اتم های لیتیوم در دمای تقریبا صفر ، در شرایطی به نام “چگالی بوز -ینشتاین” خنک کردند. شرایطی که اتم ها مانند یک موج واحد رفتار می کنند. سپس ، موج کوانتومی به دو بخش که به سرعت های مختلف منتقل می شود تقسیم شد. در تأثیر این دو جریان ، الگوهای موج شکل گرفت که شبیه مراحل اولیه کلوین ناپایدار -هیلمولتز در دنیای عادی بود.

اما بخش جالب داستان به تازگی از اینجا آغاز شده است. در این محیط کوانتومی ، آشفتگی نه تنها موج ایجاد کرد ، بلکه گرداب هایی نیز وجود داشت که شکل و رفتار آنها با دنیای عادی متفاوت بود. این گردابها “کسری در خارج از مرکز” خوانده می شدند و برخلاف فریادهای معمولی گرد و متقارن ، فرم هلال داشتند و نقاطی در درون آنها وجود داشت که ترتیب چرخش معمولی را کاملاً مختل می کردند.

به گفته تاکوچی ، ماه بزرگ در حال رشد در گوشه بالا سمت راست “شب شب” توسط ون گوگ بسیار شبیه به این فریادهای هلال است.

فریادها قبلاً به دلیل نقش احتمالی آنها در فناوری هایی مانند Spintronics (سیستمی برای پردازش و ذخیره داده ها با استفاده از ذرات به جای برق) مورد توجه قرار گرفتند. کشف نوع جدیدی از مایعات کوانتومی می تواند روشهای جدیدی برای ساخت و کنترل این ساختارها ایجاد کند و حتی نظریه های ما را در مورد طبقه بندی ساختارهای کوانتومی به چالش بکشد ، زیرا این نوع جدید در دسته های فعلی قرار نمی گیرد.

این مطالعه همچنین تأیید می کند که بی ثباتی کلوین -Helmeoltz یک پدیده جهانی است و هم در دنیای کلاسیک و هم در جهان رخ می دهد.

محققان اکنون در حال برنامه ریزی آزمایش های دقیق تری برای بررسی بیش از یک قرن پیش در طول موج و فراوانی این آشفتگی هستند و می بینند که آیا گردابهای مشابه در سایر سیستم های کوانتومی یا ابعاد بالاتر یافت می شوند.

سرانجام ، این کشف که با الهام از یک اثر هنری قرن نوزدهم آغاز شد ، می تواند بخشی از درک ما از فیزیک قرن بیست و یکم را تغییر دهد.

مترجم: ریهان اسکانداری

منبع: مهندسی جالب

۵۹۲۴۴