物が崩壊するのは物理学でも日常の経験でも真実です。氷が溶ける。建物が崩れる。あらゆる物体は、十分に長く待つと、認識できないほどそれ自体とその周囲と混ざり合います。

しかし 2005 年以降、一連の画期的な進歩により、この死の行進はオプションであるかのように見えました。適切な量​​子環境では、電子や原子の配置は永遠にそのままの状態に保たれます。たとえ不均一な配置であっても活動が活発に行われます。この発見は、量子現象は壊れやすいものであり、極低温でのみ観測できるという従来の通念を覆すものであった。また、熱やエントロピーなどの現象を膨大な粒子の群れの相互作用の必然的な結果として説明する物理学の由緒ある分野である熱力学の基礎にも穴を開けました。

この結果は、次のような物理学者にとって衝撃的なものでした。 ノーマン・ヤオ, 当時の大学院生で現在はハーバード大学の教授を務めています。 「なんて地獄だ」と彼は思ったことを思い出し、地獄よりも強い言葉を使った。 「相互作用する多粒子系でこれが当てはまる場合、統計力学は失敗します。熱力学は失敗する。」

根本的な新しい量子安定性の概念が広がりました。これは理論家に、エネルギーを吸収することなく繰り返し動作を無限に維持するシステムであるタイムクリスタルなど、量子物質の新しい段階の動物園を思い起こさせるきっかけを与えました。そして、量子コンピュータを構築するために量子ビットの危険性と戦っている量子技術者たちは、自分たちの闘いが勝利可能なものであることを示すこの兆候に勇気づけられた。

「量子コンピューターでは、初期状態の記憶が必要です。そうしないと何もできません」とヤオ氏は語った。

証拠の蓄積は 2014 年にピークに達し、量子パターンが実際に永遠に続く可能性があるという厳密な数学的証明が得られました。

しかし近年、永遠に安定した量子構造という約束自体が揺らぎ始めている。画期的な実験で判明したように、このようなパターンは実際に何世紀にもわたって続く可能性があります。しかし、多くの物理学者が信じているように、それらの永劫が本当に永遠に続くことができるのかどうかについては、議論が激しくなっている。量子運命の基本的な性質を分析する過程で、関与した物理学者は、粒子の大群の安定性を脅かす、これまで知られていなかった量子現象を発見しました。

「あなたは（この考えを）よく理解していると思っていましたが、今はそうではありません」と彼は言いました。 ヴェディカ・ケマニ、スタンフォード大学の物理学者。 「それは楽しいですね。また解かなければならない謎がある。」

永遠の味わい

量子永遠についての初期の示唆は、後にその分野で伝説となる物理学者であるフィル・アンダーソンによって取り上げられました。 1950 年代、アンダーソンはベル研究所で、当時最先端の物理学、つまり半導体内部の電子の挙動を研究していました。いくつかの不可解な実験結果を理解しようと努めているうちに、彼はより抽象的な問題について考えていることに気づきました。

アンダーソン氏は、単一の量子粒子をその場に閉じ込めることは可能だろうかと疑問に思いました。

ビリヤードのボールなどの古典的な物体をトラップするのは簡単です。ビリヤード台のレールのように、バリアで囲ってください。しかし、量子粒子は障壁を「トンネリング」することにより、障壁を完全に無視して移動することができます。問題は、遠くまで旅行できないことです。粒子がさらに遠くへ行こうとするほど、トンネリングは困難になります、つまり、指数関数的に可能性が低くなります。アンダーソンは、どのような環境に量子脱出アーティストがいる可能性があるのか​​疑問に思いました。

その秘密は、山と谷が点在する「無秩序な」量子風景の中に粒子を貼り付けることだと彼は発見した。各位置はランダムな高さを持ち、ランダムなエネルギーを表します。実際の材料では、この障害は、原子の欠落や異なる元素の原子などの不純物に起因する可能性があります。

アンダーソン氏は、十分な無秩序があれば、粒子が遠くまでトンネルすることは決してないと結論付けました。トンネルするために、粒子は、最初の場所と同じようなエネルギーを持つ（または同じような高度にある）場所を見つける必要があります。そして、より多くの無秩序がそのような場所を希少にします。風景をさらに詳しく見ることで、粒子は適切なクリップで候補地を偵察できる可能性があります。 2D 平面や 3D レンガなどの「より高い」次元では、この速度は非常に高速になる可能性があります。この場合、パーティクルにはより多くのオプションが利用可能です。しかし、これらの場所に到達する難易度は指数関数的に上昇し、トンネル建設はありそうもない提案になります。

アンダーソン氏はトンネリングだけでは十分ではないと主張した。 1958論文。あらゆる次元の無秩序な風景は、粒子を「局所化」します。この作品は基本的に何年も読まれないままだったが、最終的には彼に著作権の分け前を確保するのに役立つことになった。 1977ノーベル物理学賞.

アンダーソンの思索は半導体内の電子に触発されていましたが、彼の枠組みは彼がより抽象的に考えていたことを明らかにしています。彼を動機付けた異常は、熱化として知られるプロセスに対する電子間の不思議な抵抗でした。彼は、システムがいつ熱化するのか、あるいは熱化しないのかをより深く理解しようと努めました。彼はこの現象を研究した最初の物理学者ではありませんでしたが、彼の研究で提起された疑問は、後の世代の物理学者の想像力を捕らえることになりました。

「時代を50年先取りしていた」 デビッド・ヒューズ、プリンストン大学の物理学者。

日常用語で言えば、熱化はシステムが混乱する自然な傾向です。新しいトランプのデッキはすぐに元の順序を失います。砂の城は濡れた砂の塊になってしまいます。熱力学では、この傾向は統計の直接的な結果です。注文する方法はほんのわずかで、混同する方法は非常に多くあるため、最初に注文したシステムは最終的に混同される可能性が非常に高くなります。

サーマライゼーションの重要な特徴は、初期パターンが混合によって消去されることです。たとえば、最初のホットスポットやエネルギーの集中は、それ以上の拡散が不可能になるまで広がります。この時点で、システムは安定し、目立った変化が止まります。物理学者が熱平衡と呼ぶシナリオです。

振り返ってみると、物理学者は、アンダーソンの研究には熱化に対する反乱の芽が含まれていたと見ています。彼は、無秩序な風景が 1 つの粒子を捕捉する可能性があることを示しました。重要な疑問は、多くの粒子を局在化できるかどうかということです。粒子が所定の位置に留まった場合、エネルギーは拡散せず、システムが熱化することはありません。熱化の反対として、局在化はまったく新しいタイプの安定性を表し、エネルギーの量子パターンが永遠に持続する予期せぬ方法となります。

「熱化が閉鎖系で起こる普遍的な現象なのか、それとも完全に崩壊する可能性があるのか​​を知ることです」と同氏は述べた。 マイサム・バルケシュリメリーランド大学の物理学者である彼は、「これは物理学における最も基本的な質問の 1 つです」と述べています。

しかし、その質問に答えるには、アンダーソンのノーベル賞受賞作品がウォーミングアップのように見える問題を解決する必要がある。基本的な問題は、粒子のグループが非常に複雑な方法で相互に影響を与える可能性があるということです。これらの相互作用の説明は非常に複雑であることが判明したため、アンダーソンの 50 年の論文から、物理学者が多体局在と呼ぶ多粒子系における局在を理解するための最初の本格的な試みまでに 1958 年近くが経過しました。

半世紀後に出てくる信じられない答えは、熱化は必ずしも避けられないというものでした。熱化に反して、多体の位置特定は可能であるように見えました。

「それは熱力学の法則を破ります」と彼は言った ヴォイチェフ・デ・ロック、ベルギーのルーヴェン大学の物理学者。 「つまり、混乱が常に勝つとは限らないということです。」

多体位置推定の台頭

アンダーソン作品の大ヒット続編は 2005 年に公開されました。 デニス・バスコ, イゴール・アライナー & ボリス・アルトシューラー、プリンストン大学とコロンビア大学に所属する物理学者が、その分野の研究者にとって自分たちのイニシャルがすぐにわかるような画期的な論文を発表しました。その中でBAAは、金属中の原子不純物が電子を局在化させ、電子を原子の近くにトラップし、導電性材料を絶縁体に変えることができるかどうかを研究しました。

In 88ページ 173 の番号付き方程式と 24 の図 (付録を除く) からなる緻密な数学の BAA は、アンダーソンが XNUMX つの粒子を停止できることを示したのと同じように、乱雑な物質が実際にその軌道上の電子のグループを停止できることを示しました。彼らの研究は、多体位置特定 (MBL) の研究を効果的に開始しました。

「本当に力作でした」とケマニは語った。 「彼らはMBLがあらゆる次元で安定していることを示しました。」作品も難解でした。研究者たちはそれを信じていましたが、それに基づいて構築できるほど十分には理解していませんでした。 「彼ら以外に BAA の計​​算を実際に実行できる人は誰もいませんでした」と彼は言いました。 ジェド・ピクスリー、ラトガース大学の物性物理学者。

しかし、BAAの発見はプリンストンのキャンパス中に波紋を広げた。バスコさんは友人のヴァディム・オガネシアンさんにそう話し、オガネシアンさんは顧問のデビッド・ヒューズさんとこの件について話し合った。 2 人はすでに、熱化というより抽象的なコンテキストで BAA のアイデアをより直接的にテストできるコンピューター シミュレーションを実行していました。

ヒューズ氏とオーガネシアン氏はシミュレーションで、上または下を向き、隣接する粒子を反転できる量子粒子の連鎖を設定した。局在化レシピに従って、さらに多くの無秩序を追加すると、粒子の連鎖が熱化シナリオ (たとえば、急速に反転する粒子がそのエネルギーを拡散し、隣接する粒子を反転し始める) からほぼ熱化シナリオに切り替わる兆候が見えました。局所的なシナリオ (粒子がそのエネルギーを保持する場所)。特定のレベルの無秩序における熱化から局在化への転移は、むしろ、特定の温度で起こる、液体と氷の間など、物質の相間の転移に似ているように見えました。

MBL はある種のフェーズに該当するでしょうか?位相は物理学において特別な地位を占めています。特別な定義もあります。重要なことは、物質の相は、無限に長い期間にわたって、また無限大の系において安定していなければならないことです。実際に熱化と局在化の間に遷移があり、局在化が無限系で無限に発生する場合、おそらく 2 つのタイプの安定性はそれ自体が位相であると考えることができます。

Oganesyan と Huse は、無限に長い鎖を無限に長時間シミュレートすることができませんでした (約 12 個の粒子は実行できました)。そのため、位置特定の不完全な兆候が見られたことに驚きませんでした。しかし、チェーンが長くなるほど、ローカリゼーションへの移行はより急激になりました。彼らの最初の作品は、 2006年に投稿、十分な無秩序を伴う無限に長い鎖の場合、局在化段階が存在する可能性があるという興味深い可能性をほのめかしました。

おそらくもっと重要なことは、彼らのシミュレーションが理解しやすかったことです。 「デイヴィッドは誰でも計算できるように計算したのです」とピクスリー氏は語った。

その後の数値研究により、起伏の多い地形がエネルギーを局在化させる可能性があるという考えが裏付けられ、物理学者はその意味を検討し始めました。エネルギーの洪水は、多くの場合熱の形で発生し、量子物質の繊細な相を消し去ります。しかし、十分にぎざぎざのピークがエネルギーの拡散を止めることができれば、量子構造は事実上どのような温度でも存続する可能性がある。 「私たちが実際に連想し、ゼロ温度でのみ理解できる現象を得ることができます。」と彼は言いました。 アヌシャ・チャンドラン、ボストン大学の物理学者で、プリンストン大学の大学院生としてMBLを研究しました。

MBL から成長する 1 つの注目を集めた量子構造は、時間のパターンでした。パーティクルのチェーンの一端を一定の速度で反転すると、反転によるエネルギーをまったく吸収することなく、チェーン全体が 2 つの構成の間で反転する可能性があります。これら "時間の結晶」は、物質の平衡から外れたエキゾチックな相であり、それが可能になったのは、十分に無秩序な地形が、考えられる粒子の配置が熱平衡に達するのを妨げたためにのみ可能でした。

「これに類するものは存在しません」とケマニ氏は語った。彼はこの時期にプリンストン大学に入学し、後に時間結晶の理解と作成において先駆的な役割を果たすことになる。 「それは完全なパラダイムシフトです。」

理論的なパズルの最後のピースがはまったのは 2014 年でした。 ジョン・インブリーバージニア大学の数理物理学者は、無限に長い粒子の連鎖を十分に無秩序につなぎ合わせることができれば、 どの構成もローカライズされたままになります。粒子は近隣の粒子と相互作用する能力があるにもかかわらず、それらは個別に自分自身のことを永遠に続けます。

このような厳密な数学的証明は、物理学ではまれですが、5 年間の努力の結果でした。ローカライゼーションが可能であることがほぼ保証され、フェーズとしての地位が確固たるものになりました。 「数学的な議論をするときは、あらゆる可能性を考慮しなければなりません」とインブリー氏は言う。 「それは美しさの一部です。」

同じ頃、冷たい原子の操作を専門とする研究室の物理学者たちは、本物の粒子がデジタル粒子とほぼ同じように動作することを確認していました。光の山で区切られた適度な数の原子が氷河のようなペースで広がっている。 1D ラインに配置 いつ 2D グリッドに配列.

実験的、数学的、数値的証拠が圧倒的に多いため、MBL は磁性や超伝導と並ぶ相転移の殿堂に入る運命にあるように見えました。物理学者たちは、異なる次元にある多種多様なシステムが、推定される熱力学的運命を著しく無視する可能性があると予想していました。

2022 年、アメリカ物理学会はアルトシューラー、ヒューズ、アレイナーに名誉ある賞を授与しました。 ラース・オンサガー賞を証明した数理物理学者にちなんで名付けられました。 漫画のモデル 材料が磁化されるときの相転移を捉えました。

しかし、賞品が授与される前から、無限に耐久性のある構造物という考えは崩れ始めていました。

ぐらつきの始まり

最初の揺れはインブリーの証明から約1年半後に起きた。

熱化から局在化への遷移は、物質のよく知られた相間の遷移のように進むと考えられていることを思い出してください。たとえば、金属が磁化すると、特定の特性が特定の速度で変化します。これは、綿密に計算された方程式で表されます。これらの方程式の特定の値には、次の 2 のような特定の指数があります。 x².

2 次元での真の相転移の場合、数学者はこれらの指数のうち 1 つが XNUMX より大きくなければならないことを証明しました。しかし、MBL シミュレーションではそれらが XNUMX であることが判明しました。これは大きな意見の相違です。で まだ未公開のプレプリント 2015年に投稿されたOganesyanとChandranは、ボストン大学のChristopher Laumannとともに、この不一致が無限鎖ではなく短い鎖を研究することによる単なる些細な副作用ではないことを示した。もっと根本的な何かが間違っているように思えました。

「彼らは注意深く調査しました」とヒューズ氏は語った。 「しかし、何が問題なのかは分かりませんでした。」

その後数年間に、より大きなショックが次々に起こりました。 MBL につながる山岳地帯の風景を想像してみてください。さあ、その風景をあらゆる方向に無限に広げましょう。ランダムに十分に探索すれば、ある時点で必ず平坦な場所に遭遇するはずです。

フラットゾーン内の粒子は、トンネルする同様のエネルギーの状態を簡単に見つけることができるため、混合して熱化します。そのような領域ではエネルギー状態が豊富であり、隣接する山中の粒子が接触してそれ自身が熱化する可能性が高まると、ルーヴェン大学のデ・ロック氏は主張した。 フランソワ・ユヴヌエール、当時フランスのパリ・ドーフィーヌ大学に在籍していました。したがって、平坦ゾーンは熱化エネルギー源として機能することができます。

しかし、そのような小さなパッチでシステム全体がダウンする可能性はあるでしょうか?このシナリオは直感的には、デンバーの温水浴槽がベイル、ブリッケンリッジ、テルライドでメルトダウンを引き起こすのと同じくらいもっともらしいと思われた。物理学者たちはそれをすぐには受け入れませんでした。デ・ロック氏とフベニアーズ氏が会議でその可能性を提起したとき、彼らの話は聴衆からの怒りの爆発を引き起こした。

「それは大きな驚きでした」とデロック氏は語った。 「最初は多くの人が私たちのことを信じませんでした。」

から始まる一連の論文の中で、 2016、デ・ロック氏、ヒューベニアーズ、および共同研究者らは、現在雪崩として知られているプロセスについて主張した。彼らは、温水浴槽とは異なり、熱化された粒子の滴として始まったものは雪だるま式に海に入る可能性があると主張しました。

「熱浴があり、それが近隣のサイトを熱浴に誘い込みます」とインブリー氏は語った。 「それはますます強力になり、ますます多くのサイトを引き込みます。それが雪崩です。」

重要な問題は、雪崩の勢いが増すのか、それとも失われるのかということだった。ステップが進むごとに、ヒートバスは実際により大きく、より優れたエネルギー貯蔵庫になるでしょう。しかし、各ステップにより、次のサイトの熱処理も難しくなります。アンダーソンの単一粒子局在化を彷彿とさせるこの議論は、浴の改善とそれ以上の成長の困難という 2 つの効果の間の競争に帰着しました。

De Roeck と Huveneers は、雪崩は 2 次元と 3 次元で勝つだろうと主張しました。雪崩は、急速に成長する面積 (XNUMXD) または体積 (XNUMXD) に関連した速度で、エネルギー状態を信じられないほど急速に蓄えるからです。ほとんどの物理学者は、これらの地形での雪崩は止めることができないため、MBL はシートやレンガの中で遠い見通しになっていると受け入れるようになりました。

しかし、線を横切る雪崩はよりゆっくりとエネルギー状態を生成するため、一次元連鎖におけるMBLの可能性は生き残った。実際、ヒートバスは、成長の難易度が上昇するのとほぼ同じ速度でより強力になります。引き分けでした。雪崩は 1D で続くこともあれば、止まることもあります。

一方、他の物理学者は、MBL が 1 次元連鎖でも存在できるのではないかと懐疑的になりました。 2019年に、以下を含むスロベニアのカオス専門家チームが トマシュ・プロセン 古い数値データを再分析し、景観が山岳地帯になるにつれて熱化が大幅に遅くなるという事実を強調しました。 しかし完全に止まることはなかった — MBL 研究者らは、小規模シミュレーションの産物であると考えていた不都合な真実。 アナトリ・ポルコフニコフ ボストン大学の博士と ドリス・セルス、現在はニューヨーク大学とフラットアイアン研究所の他の研究者たちが、 同様の結論。彼らの議論は、MBL の中心的な魅力である量子砂の城の永遠の命の約束に直接異議を唱えました。

「MBLについて語る理論家のレベルでは、（熱化時間は）単に宇宙の年齢ではなく、私たちにはそれが見えない、神に正直な体制が存在します」とチャンドラン氏は述べた。いや、本当に無限ですよ。」

その後、学術文献と個人的な議論の両方で、活発な議論が行われました。セルス氏とヒューズ氏はパンデミックの真っ只中、Zoomで何時間も過ごした。彼らは時々すれ違うこともありましたが、お互いがお互いの生産的な洞察を高く評価していました。この論争は隅々まで非常に専門的であり、関係する研究者ですらすべての観点を完全に説明することはできません。しかし最終的には、それらの違いは、粒子の連鎖が永遠に反転するのを観察できたら何が見えるかについて、それぞれの陣営が異なる知識を持った、つまり非常に教養のある人たちに推測させるということになります。

本物のMBL段階が一次元に存在するかどうかについては、双方の意見がまだ一致していないが、この衝突の具体的な結果の1つは、雪崩がMBLの発症の推定に及ぼす影響を研究者が精査するようになったということである。

懐疑的なグループは「非常に良い点もいくつかあったが、少し行き過ぎていた」とヒューズ氏は語った。 「それは私たちに本当にモチベーションを与えてくれました。」

ヒューズ氏は、ケマニ氏を含むMBL退役軍人のチームと協力し、実際に雪崩を引き起こすことなく、短い鎖に対する雪崩の影響をシミュレートする方法を考案した。 （数値的にさえ雪崩を見た人はいない。十分に大きく平坦なスポットを得るには、数十億個の長さの粒子の連鎖が必要になる可能性があるためであるとセルス氏は推定しており、研究者は通常、約 12 個の粒子の連鎖を研究する。）セルス氏はその後、独自の雪崩モックを開発した。上。

2つのグループがやって来たのは、 同様の 結論 2021年：MBL移行が存在した場合、研究者が信じていたよりもはるかに山岳地帯の景観が必要でした。これまでMBLを引き起こすと考えられていた耐久性レベルでは、熱化は遅くなるでしょうが、止まらないでしょう。量子雪だるまに雪崩と戦うチャンスを与えるには、ヒューズたちが予想していたよりも風景が乱れていなければならないだろう。ヒューズのグループは当初、山が少なくとも XNUMX 倍の険しさである必要があることを発見しました。セルスの研究により、その数は少なくとも XNUMX 倍にまで増加し、山々はロッキー山脈というよりもヒマラヤ山脈に似たものになりました。 MBL はこうした極端な状況でも依然として発生する可能性がありますが、それほど過酷ではない移行を中心に構築された理論には実際に問題がありました。

「私たちはそれをあまりにも徹底的に受け入れすぎて、その微妙な点に目を向けていませんでした」とヒューズ氏は語った。

2021年の研究では、研究者らは1D鎖のMBL状態図を書き換えて拡張した。カンザス州のような平地では、粒子が急速に熱化します。ロッキー山脈では、研究者らはMBLの「段階」を「前熱状態」として再分類した。これは、BAA、プリンストンのシミュレーション、原子実験によって発見された一見安定した体制です。しかし現在、研究者らは、非常に長い時間（セットアップによっては文字通り数十億年）待つと、ロッキー山脈によって分離された粒子が実際には混ざり合って熱化するだろうと結論づけた。

ロッキー山脈の向こうにはヒマラヤ山脈が広がっています。そこで何が起こるかは未解決の問題のままです。セルス氏とプロセン氏は、たとえ長い時間がかかったとしても、エネルギーは拡散し、最終的には熱化が起こると確信している。ヒューズとその仲間たちは、本物のMBLが始まると信じ続けている。

MBL を信じる主な理由は、2014 年の証拠です。真のMBLの存在を裏付けるかつては多数の証拠の柱があったが、インブリーの証拠は最後の証拠となった。そして、まさにこの種の問題のための特注の数学ツールを開発したキャリアを経て、彼はそれを支持します。

「数学では証明に誤りがあることは珍しいことではありません。でも、自分が何をしているのかはわかっているつもりです。」と彼は言いました。

しかし、物理学者はそれを理解していないため、この証明は物理学者の間で意見が分かれています。それは努力が足りないからではありません。ローマン氏はかつてイタリアで一週間かけてインブリー氏と少数の研究者に証明を教えてもらったが、彼らはその手順を詳細に追うことができなかった。ただし、物理学者は通常、数学者よりも速く、より緩やかな方法で数学を使用するため、これはまったく驚くべきことではありません。インブリー氏の議論は地形の起伏の特定のレベルに依存していないため、MBL 状態図の最近の改訂は決してそれを損なうものではありません。 MBLが本当に存在するかどうかを判断するには、研究者は腰を据えて証明の問題を見つけるか、すべての行を検証する必要があります。

このような取り組みが進められています。セルズ氏と協力者らは、インブリー氏の主張とは矛盾する議論を最終的にまとめつつあると述べている。一方、雪崩の脅威を発見した数学者のデ・ロック氏とフベニアーズ氏は、インブリーの証明をよりアクセスしやすい形式に書き直す取り組みに2年取り組んでいる。 De Roeck 氏は、主要な部分はすべて適切な位置に配置しており、これまでのところロジックはしっかりしているように見えると述べています。

「MBL、私はそれが存在すると信じています」とデロック氏は語った。しかし、「私たちはここで数学をやっているので、どんな小さな問題でも全体が狂ってしまう可能性があります。」

量子天使を超えて

私たちが住んでいる宇宙では、理解できないほどの年数で宇宙自体が熱化するため、永続性は常に幻想のようなものです。マンハッタンは自重で沈みつつある 1.6年あたりXNUMXセンチメートル。大陸はおよそ 250 億 XNUMX 万年後に融合します。そしてそうしている間に 神話 中世のステンドグラスの窓の底が何世紀にもわたってわずかに厚くなったことは物理学者が信じていますが、ガラスは未知の時間スケール、おそらく数十億年以上にわたって流れると考えられています。

MBL が不安定であることが判明した場合、多体局所システムは少なくともこれらの例と同じくらい耐久性があるでしょう。 MBL 状態に依存する量子現象も同様です。たとえば、時間の結晶は教科書での「物質の相」としての指定を失うかもしれないが、それでもそれをシミュレートする量子コンピューター（またはコンピューターを操作する人間）よりもはるかに長く時を刻み続けることができるだろう。その問題）。多くの学者は、熱化を打ち破る数学的可能性を、美しく学術的な問題として深く関心を持っています。しかし最近では、ほとんどの人がそのせいであまり眠れなくなることはありません。

「もしかしたら、いつも天使がピンの頭の上で踊っていたのかもしれない」とチャンドランさんは言う。

その代わりに、チャンドランらは、物理学者が小さな系で実際に観察する可能性のある、新たな熱化を引き起こす現象を発見するチャンスに大喜びした。

2018年に遡ると、彼女と共同研究者のフィリップ・クロウリーは、平坦なスポットが現れるには小さすぎるにもかかわらず、小さな鎖がゆっくりと熱化するように見える理由を理解しようと試みていた。二人は、粒子のグループが時折幸運に恵まれ、新しい構成に切り替えるのに必要な量だけ、隣接するグループからエネルギーを借りていることを突き止めた。彼らはこれらの偶然の一致を「共鳴」と名付け、それらがどのようにグループからグループへと広がる傾向があり、雪崩を起こすには小さすぎるシステムでの長期にわたる熱化につながる様子を観察しました。 2020 年に、彼らは共鳴が 2015 年の指数の不一致を説明できることを示しました。 怪しい機能の多く これらは数値実験で明らかになり、ヒューズと会社が 2021 年に短鎖の状態図を更新するのに役立った洞察です。

今日、物理学者は、共鳴はロッキー山脈レベルの無秩序な中程度の鎖を不安定にし、雪崩はより高いレベルの無秩序で長い鎖を不安定化すると信じています。

チャンドランらはシミュレーションと実験を改善し、より長く険しい鎖を探索しながら、ヒマラヤやその先には他に何が潜んでいるのか疑問に思っています。

「そこでは別の物理学が起こっているようです」とヒューズ氏は言う。 「それが私にとっては一番いいことだろう。新しいものを見つけるのが好きです。」

編集者注: この記事に登場する数人の研究者は、編集上独立したこの雑誌にも資金を提供しているサイモンズ財団から資金提供を受けています。サイモンズ財団の資金提供に関する決定は、当社の報道内容には影響しません。さらに詳細な情報が利用可能 こちら.