Ничто не вечно, ни люди, ни Земля, ни планеты, ни звезды, возможно, даже сама Вселенная не вечна. Однако ученые, возможно, обнаружили исключение, которое происходит из квантового мира: квазичастицы. Эти странные объекты могут быть бессмертными.
Многие частицы распадаются, то есть превращаются в одну или несколько частиц, отличных от исходных. Даже квазичастицы проходя этот эффект, но это не важно; после того, как они распались, они в состоянии воссоздать себя, потенциально до бесконечности.
Кажется, это противоречит второму закону термодинамики, который гласит, что энтропия в изолированной системе может только возрастать. Это означает, что обычно продукты распада не могут перестраиваться, чтобы создать исходную частицу.
Как и во многих законах классической физики, квантовая механика предлагает лазейки для этих ограничений. Квазичастицы - это не частицы, как мы привыкли думать о них, это частицы, которые «суммируют» динамику более сложной системы со многими взаимодействующими телами.
"До сих пор предполагалось, что квазичастицы во взаимодействующих квантовых системах распадаются через определенное время", - сказал физик Франк Поллман из Технического университета Мюнхена еще в июне 2019 года. "Теперь мы знаем, что происходит обратное: сильные взаимодействия могут даже полностью прекратить распад".
Квазичастицы - это не частицы, как мы обычно думаем о них, как электроны и кварки. Скорее, это возмущения или возбуждения в твердом теле, вызванные электрическими или магнитными силами, которые в совокупности ведут себя как частицы.
Фононы - дискретные единицы колебательной энергии, которые колеблются, например, в атомах кристаллической решетки - часто классифицируются как квазичастицы, как и поляроны , электроны, захваченные в решетке, окруженной облаком поляризации.
Исследователи, участвовавшие в этом исследовании, разработали численную модель для расчета взаимодействий между квазичастицами, их моделирование воспроизводило распады.
"Результаты моделирования допускают распад квазичастиц, однако из останков появляется идентичная новая частица", - объясняет физик Рубен Верресен из Технического университета Мюнхена и Института физики сложных систем им. Макса Планка. "Если распад - очень быстрый процесс, обратная реакция произойдет через определенный период, и останки снова соберутся вместе. Этот процесс может происходить бесконечно, и возникает колебание между распадом и возрождением".
Физики отмечают, что это, в конце концов, не нарушает второй принцип термодинамики. Это потому, что колебание - это волна, которая превращается в материю и предсказывается дуализмом квантовой механики волна-частица. Энтропия не уменьшается, но остается постоянной. Это странный факт, но он явно не нарушает никаких физических законов.
Хотя эта работа в настоящее время носит только теоретический характер, исследователи считают, что это бессмертие можно использовать для создания очень долговечных систем памяти для использования с квантовыми компьютерами.
Источник: