Это, по-видимому, прямо противоречит второму закону термодинамики , который утверждает, что энтропия в изолированной системе может двигаться только в возрастающем направлении: вещи могут только разрушаться, а не восстанавливаться.
Конечно, квантовая физика может стать странной с правилами; но даже квантовые ученые не знали, что квазичастицы были странными именно в этом смысле.
«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 недавнем исследовании, разработали численные методы для расчета сложных взаимодействий этих квазичастиц и провели моделирование на мощном компьютере, чтобы наблюдать, как они распадаются.
«Результат сложного моделирования: по общему признанию, квазичастицы распадаются, однако новые, идентичные частицы сущностей появляются из обломков», — сказал физик Рубен Верресен из Технического университета Мюнхена и Института Макса Планка по физике сложных систем.
«Если этот распад происходит очень быстро, через определенное время произойдет обратная реакция, и осколки снова сойдутся. Этот процесс может повторяться бесконечно, и возникает устойчивое колебание между распадом и возрождением».
И, как отметили физики, это не нарушает второй закон термодинамики. Это потому, что колебание — это волна, которая превращается в материю, которая подпадает под квантово-механическую концепцию дуальности волны-частицы .
Их энтропия не уменьшается, а остается постоянной. Это все еще довольно странно, но не странно.
На самом деле, обнаружение решило несколько других головокружителей. Например, существует магнитное соединение Ba 3 CoSb 2 O 9, используемое в экспериментах, которое ранее было обнаружено неожиданно стабильным. Теперь похоже, что ключом могут быть содержащиеся в нем магнитные квазичастицы, называемые магнонами . Согласно модели, они перестраиваются после распада.
Другим потенциальным примером является гелий: он становится сверхтекучим без сопротивления при температуре абсолютного нуля, и это своеобразное свойство может быть объяснено тем фактом, что этот газ полон квазичастиц, называемых ротонами .
На данный момент работа ведется только в теоретической сфере, но исследователи считают, что это бессмертие квазичастиц наделяет его мощным потенциалом для длительного хранения данных в квантовых вычислительных системах.