Физики впервые смогли напрямую зафиксировать локальную динамику системы, которая совершает квантовый фазовый переход, — аналог таких процессов, как конденсация и кристаллизация. В результате ученые пронаблюдали квантовый аналог пузырей пара, которые появляются в воде во время кипения. Результаты работы международного коллектива с участием сотрудников Новосибирского государственного университета и ИФП СО РАН изложены в журнале Nature Physics.

Фазовые переходы происходят в окружающем мире повсеместно. К таким процессам, например, относятся кипение жидкостей и плавление кристаллов. Существуют и более специальные фазовые переходы, которые определяют магнитные свойства металлов. В большей части встречающихся человеку в обычной жизни фазовых переходов главную роль играет температура, именно она определяет границы существования разных фаз. Однако специфические фазовые переходы квантовой природы возможны и при нулевой температуре. В них основным внешним параметром будут другие величины, такие как магнитное поле и давление.

В процессе фазового перехода в непосредственной близости друг от друга могут сосуществовать области разных состояний. При кипении воды, например, внутри нее находятся пузыри пара. Аналогичное явление имеет место и в квантовом режиме, в подобном случае им управляют квантовые флуктуации. В классическом переходе за наличие пузырей отвечают колебания температуры, а в квантовом - принцип неопределенности, одним из следствий которого становится то, что в любой системе, даже вакууме, значения энергии изменяются во времени.

Физики не сомневались, что подобные "квантовые пузыри" одной фазы находятся внутри другой, но непосредственно их наблюдать никому ранее не удавалось. Ученые из Израиля, России и США впервые смогли сделать это, а также получить новую информацию о размерах, характерном времени и пространственном распределении подобных квантовых событий. Ученые использовали СКВИД-магнетометр, который может измерять крошеные вариации магнитного поля с разрешением менее микрона.

Эксперимент открывает новые возможности в исследованиях квантовых фаз материи. Подобные измерения размеров, динамики, распределения и взаимодействия явлений в квантовом режиме станут основой новых фундаментальных подходов к развитию квантовых технологий.

Похожие новости

  • 19/09/2019

    НГУ и ИЯФ СО РАН представили на форуме «Технопром» инновационную методику лечения рака

    ​​C 18 сентября в рамках VII Международного форума технологического развития «Технопром» Новосибирский государственный университет и Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера представят стенд, посвященный совместной работе центра бор-нейрозахватной терапии онкологических заболеваний.
    373
  • 12/05/2016

    Ученые представили результаты анализа всех доступных данных по измерению осцилляций Bs-мезонов

    Коллектив ученых из эксперимента LHCb на Большом адронном коллайдере, в состав которого входит группа из Новосибирского государственного университета и Института ядерной физики СО РАН, выяснил, с какой вероятностью B0s-мезон, состоящий из прелестного антикварка и странного кварка, превращается в свою античастицу и наоборот.
    1540
  • 25/04/2016

    Новосибирский физик разрабатывает датчики углекислого газа на основе свето- и фотодиодов

    ​Молодой ученый Института физики полупроводников СО РАН, магистрант​ НГУ Карапет Элоян занимается разработкой датчиков углекислого газа на основе свето- и фотодиодов с использованием антимонидов индия и алюминия.
    2084
  • 06/08/2019

    Новосибирские ученые начали разработку высокоэффективных компактных лазеров

    ​В последнее десятилетие во многих лабораториях мира активно исследуются возможности создания высокоэффективных, мощных и компактных лазеров, генерирующих пучки излучения в среднем инфракрасном диапазоне, в частности на длинах волн 3–8 мкм.
    350
  • 15/08/2019

    Эксперимент Belle II пройдет с участием ученых Академгородка

    ​Эксперимент Belle II — это один из экспериментов в физике высоких энергий, работающий на передовых рубежах современной науки. Данные, полученные в результате эксперимента, позволят проверить предсказания Стандартной модели для вероятностей редких распадах B- и D-мезонов и t-лептона, улучшить точность измерения параметров нарушения симметрии между веществом и антивеществом и, возможно, обнаружить проявления новой физики.
    321
  • 26/07/2019

    Новосибирские ученые поучаствовали в эксперименте на Большом адронном коллайдере

    ​Сотрудники совместной лаборатории Института ядерной физики СО РАН и НГУ принимают участие в одном из двух самых больших экспериментов, ведущих набор и анализ данных при столкновениях пучков протонов сверхвысоких энергий в Большом адронном коллайдере, расположенном в ЦЕРНе (Европейском центре по физике высоких энергий).
    378
  • 31/10/2016

    Сибирский ученый представил результаты исследований на конференции по когерентной и нелинейной оптике

    ​С каждым годом учёные приближаются к созданию квантового компьютера, в том числе и специалисты из Новосибирского государственного университета и Института физики полупроводников (ИФП) СО РАН. Результаты последних достижений новосибирских физиков в области создания квантового компьютера были представлены на Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике ICONO/LAT 2016, которая прошла в Минске.
    2565
  • 09/04/2019

    Сибирские ученые оптимизируют работу электронных дисплеев органическими полупроводниками

    ​Ученые Новосибирского государственного университета (НГУ) займутся исследованием свойств органических полупроводников (материалов, используемых в электронике), чтобы повысить эффективность используемых сейчас электронных дисплеев, сообщил ТАСС руководитель лаборатории органической оптоэлектроники НГУ Евгений Мостович.
    638
  • 06/05/2019

    В Санкт-Петербурге прошло заседание Консультативного научного совета Фонда «Сколково»

    ​В Санкт-Петербургском научном центре РАН состоялось выездное заседание Консультативного научного совета Фонда «Сколково». Члены совета подвели предварительные итоги 2018 года, обсудили памятные и праздничные мероприятия, побывали в Академическом университете.
    500
  • 10/09/2019

    Два миллиарда на образовательные программы для синхротронов могут выделить из бюджета РФ

    Представители новосибирских вузов приняли участие в заседании при Министерстве науки и высшего образования РФ, посвященном разработке образовательных программ обучения специалистов для установок класса «мегасайенс», основанных на синхротронном и нейтроном излучении.
    229