Zephyrnet-logotyp

Ett kvanttrick innebär evig stabilitet. Nu faller det isär. | Quanta Magazine

Datum:

Beskrivning

Det är en sanning om både fysik och vardaglig erfarenhet att saker faller samman. Is smälter. Byggnader faller sönder. Alla föremål, om du väntar tillräckligt länge, blandas ihop med sig själv och sin omgivning till oigenkännlighet.

Men från och med 2005 fick en rad genombrott denna dödsmarsch att verka valfri. I precis rätt kvantmiljö skulle alla arrangemang av elektroner eller atomer stanna kvar i all evighet - även ojämna arrangemang som dunkar av aktivitet. Fyndet flög i ansiktet av den konventionella visdomen att kvantfenomen var ömtåliga saker, observerbara endast vid extremt låga temperaturer. Det slog också ett hål i grunderna för termodynamiken, den ärevördiga grenen av fysiken som förklarar fenomen som värme och entropi som oundvikliga konsekvenser av samspelet mellan stora svärmar av partiklar.

Resultaten kom som en chock för fysiker som Norman Yao, en dåvarande doktorand som nu är professor vid Harvard University. "Heligt helvete", mindes han att han tänkte och använde ett starkare ord än helvetet. "Om detta är sant i ett interagerande system med många partiklar, misslyckas den statistiska mekaniken. Termodynamiken misslyckas."

Föreställningen om en radikal ny kvantstabilitet spred sig. Det inspirerade teoretiker att trolla fram ett menageri av nya faser av kvantmateria, såsom tidskristaller - system som upprätthåller ett upprepande beteende på obestämd tid utan att absorbera energi. Och kvantingenjörer som kämpade mot qubitarnas skitighet för att bygga kvantdatorer tog hjärtat över denna indikation på att deras kamp var en vinnande.

”I en kvantdator behöver du ha minne av dina initiala förutsättningar; annars kan du inte göra någonting”, sa Yao.

Ansamlingen av bevis nådde en topp 2014 med ett rigoröst matematiskt bevis på att kvantmönster verkligen kunde vara för evigt.

På senare år har dock löftet om evigt stabila kvantstrukturer börjat vackla. Sådana mönster kan verkligen pågå i eoner, som genombrottsexperimenten fann. Men en debatt rasar om huruvida dessa eoner verkligen kan sträcka sig ut till evigheten, som många fysiker har trott. Under loppet av att dissekera kvantödets grundläggande natur har de involverade fysikerna upptäckt tidigare okända kvantfenomen som hotar stabiliteten hos stora horder av partiklar.

"Du trodde att du förstod [den här idén] riktigt bra, och nu gör du det inte," sa Vedika Khemani, fysiker vid Stanford University. "Det är kul. Det finns ett mysterium att lösa igen."

En smak av evigheten

En tidig antydan om kvant evigheten togs upp av Phil Anderson, en fysiker som skulle bli en legend inom sitt område. På 1950-talet var Anderson på Bell Labs och studerade vad som då var blödande fysik - elektronernas beteende inuti halvledare. Medan han försökte förstå några förbryllande experimentella resultat, fann han sig själv fundera på ett mer abstrakt problem.

Var det möjligt, undrade Anderson, att fånga en enda kvantpartikel på plats?

Det är lätt att fånga ett klassiskt föremål, till exempel en biljardboll. Bara omge den med barriärer, som rälsen på ett biljardbord. Men kvantpartiklar kan färdas med fullständig ignorering av barriärer genom att "tunnla" genom dem. Haken är att de inte kan resa långt. Tunneldrivning blir svår - det vill säga exponentiellt osannolik - ju längre en partikel försöker gå. Anderson undrade vilken omgivning som kunde innehålla en quantum escape artist.

Hemligheten, fann han, var att fästa partikeln i ett "oordnat" kvantlandskap, ett prickat med toppar och dalar. Varje plats skulle ha en slumpmässig höjd, som representerar en slumpmässig energi. I ett verkligt material kan denna störning komma från föroreningar som saknade atomer eller atomer av olika grundämnen.

Med tillräckligt oordning, drog Anderson slutsatsen, en partikel skulle aldrig tunnelera långt. För att tunnla måste en partikel hitta en plats med liknande energi (eller på liknande höjd) som den den börjar i. Och mer oordning gör sådana platser mer knappa. Genom att titta längre in i landskapet kan en partikel kanske spana in kandidatplatser vid ett anständigt klipp. Denna hastighet kan vara ganska hög i "högre" dimensioner som 2D-plan och 3D-tegelstenar, där partikeln har fler tillgängliga alternativ. Men den exponentiella svårigheten att nå dessa platser skulle alltid öka ännu snabbare, vilket gör tunnling till ett osannolikt förslag.

Det räckte inte med tunnel, argumenterade Anderson ett 1958-papper. Ett oordnat landskap av vilken dimension som helst skulle "lokalisera" en partikel. Arbetet gick i princip oläst i åratal, även om det så småningom skulle bidra till att säkra honom en del av 1977 Nobelpris i fysik.

Medan Andersons funderingar hade inspirerats av elektroner i en halvledare, avslöjar hans inramning att han tänkte mer abstrakt. Den anomali som hade motiverat honom var ett mystiskt motstånd bland elektroner mot en process som kallas termalisering. Han försökte förstå djupare när ett system skulle eller inte skulle termaliseras. Han var inte den första fysikern som studerade detta fenomen, men de frågor han tog upp i sitt arbete skulle fånga fantasin hos en senare generation av fysiker.

"Det var 50 år före sin tid," sa David Huse, fysiker vid Princeton University.

I vardagsspråket är termalisering den naturliga tendensen för system att blandas ihop. En ny kortlek förlorar snabbt sin ursprungliga ordning. Ett sandslott slingrar sig upp som en blöt sandklump. Inom termodynamiken är denna trend en enkel konsekvens av statistik. Det finns bara ett fåtal sätt att beställa och ett enormt antal sätt att blandas ihop, så ett initialt beställt system kommer med största sannolikhet att hamna blandat.

Det viktigaste med termalisering är att alla initiala mönster utplånas av blandningen. Varje initial hot spot eller koncentration av energi, till exempel, sprider sig tills ingen ytterligare spridning är möjlig. Vid denna tidpunkt blir systemet stabilt och slutar märkbart att förändras - ett scenario som fysiker kallar termisk jämvikt.

I efterhand ser fysiker att Andersons verk innehöll fröet till ett uppror mot termalisering. Han hade visat att ett oordnat landskap kunde fånga en partikel. Nyckelfrågan blev: Kan det lokalisera många partiklar? Om partiklar fastnade på plats skulle energin inte spridas och ett system skulle aldrig termaliseras. Som motsatsen till termalisering skulle lokalisering representera en helt ny typ av stabilitet, ett oväntat sätt för kvantmönster av energi att bestå för alltid.

"Att veta om termalisering är denna universella sak som kommer att hända i ett slutet system, eller om det helt kan bryta ner," sa Maissam Barkeshli, en fysiker vid University of Maryland, "är en av de mest grundläggande frågorna inom fysiken."

Att svara på den frågan skulle dock kräva att man löste ett problem som fick Andersons Nobelprisvinnande arbete att verka som en uppvärmning. Grundfrågan är att grupper av partiklar kan påverka varandra på kolossalt komplexa sätt. Att redogöra för dessa interaktioner visade sig vara så komplicerat att det skulle gå nästan 50 år mellan Andersons artikel från 1958 och de första seriösa försöken att förstå lokalisering i system med många partiklar, som fysiker kallar lokalisering av många kroppar.

Det otroliga svaret som skulle komma ett halvt sekel senare var att termalisering inte alltid är oundviklig. I trots av termalisering verkade många kroppslokalisering möjlig.

"Det bryter termodynamikens lagar," sa Wojciech De Roeck, fysiker vid KU Leuven i Belgien. "Det betyder att kaos inte alltid vinner."

Uppkomsten av många kroppslokaliseringar

Den storsäljande uppföljaren till Andersons verk kom 2005, då Denis Basko, Igor Aleiner och Boris Altshuler, fysiker med anknytning till Princeton och Columbia universitet, publicerade ett landmärke som skulle göra deras initialer omedelbart igenkännliga för forskare inom området. I den studerade BAA om atomära föroreningar i en metall kunde lokalisera elektroner, fånga dem nära atomer och omvandla det ledande materialet till en isolator.

In 88 sidor av tät matematik bestående av 173 numrerade ekvationer och 24 figurer (exklusive bilagor), visade BAA att ett rörigt material verkligen kunde stoppa grupper av elektroner i deras spår, ungefär som Anderson hade visat att det kunde stoppa en partikel. Deras arbete startade effektivt studiet av många kroppslokalisering, eller MBL.

"Det var verkligen en tour de force," sa Khemani. "De visade att MBL är stabilt i alla dimensioner." Arbetet var också ogenomträngligt. Forskare trodde på det men förstod det inte tillräckligt bra för att bygga vidare på det. "Ingen kunde verkligen göra BAA-beräkningen förutom dem," sa Jed Pixley, en kondenserad materia-fysiker vid Rutgers University.

Men BAA:s upptäckt skickade krusningar över Princeton campus. Basko berättade för sin vän Vadim Oganesyan, som diskuterade det med sin rådgivare, David Huse. De två körde redan datorsimuleringar som skulle tillåta dem att testa BAA:s idéer mer direkt i det mer abstrakta sammanhanget med termalisering.

I sina simuleringar satte Huse och Oganesyan upp kedjor av kvantpartiklar som kunde peka upp eller ner och som kunde vända sina grannar. När de lade till mer och mer oordning, enligt lokaliseringsreceptet, såg de tecken på att partikelkedjorna växlade från ett termaliserande scenario (där, säg, en snabbt vändande partikel skulle sprida sin energi och börja vända sina grannar) till ett nästan lokaliserat scenario (där partikeln skulle hålla kvar sin energi). Övergången från termalisering till lokalisering vid en viss oordningsnivå såg snarare ut som övergångar mellan faser av materia, till exempel mellan vätska och is, som sker vid en viss temperatur.

Kan MBL kvalificera sig som en slags fas? Faser har en speciell status inom fysik. De har också en speciell definition. Av avgörande betydelse måste en fas av materia vara stabil under en oändligt lång tidsperiod och för ett oändligt stort system. Om det verkligen fanns en övergång mellan termalisering och lokalisering, och om lokalisering skedde på obestämd tid för oändliga system, kanske de två typerna av stabilitet skulle kunna ses som faser i sig själva.

Oganesyan och Huse kunde inte simulera oändligt långa kedjor under oändligt långa tider (de kunde göra runt ett dussin partiklar), så de var inte förvånade över att de såg ofullkomliga tecken på lokalisering. Men när de gjorde sina kedjor längre, blev övergången till lokalisering skarpare. Deras första verk, postad 2006, retade den spännande möjligheten att för oändligt långa kedjor med tillräckligt med störningar, kunde en lokaliseringsfas existera.

Kanske ännu viktigare, deras simuleringar var lätta att förstå. "David gjorde beräkningen så att vem som helst kunde göra det," sa Pixley.

Efterföljande numeriska studier stödde uppfattningen att ett robust landskap kunde lokalisera energi, och fysiker började överväga konsekvenserna. Översvämningar av energi, ofta i form av värme, utplånar känsliga faser av kvantmateria. Men om tillräckligt taggiga toppar skulle kunna stoppa spridningen av energi, kan kvantstrukturer överleva vid vilken temperatur som helst. "Du kan få fenomen som vi verkligen associerar och bara förstår vid noll temperatur," sa Anushya Chandran, en fysiker vid Boston University som studerade MBL som doktorand i Princeton.

Beskrivning

En högprofilerad kvantstruktur att växa ur MBL var ett mönster i tiden. Vänd ena änden av en kedja av partiklar i en viss hastighet, och hela kedjan kan vända mellan två konfigurationer utan att absorbera någon av energin från vändningen. Dessa "tidskristaller” var en exotisk fas av materia som inte var i jämvikt, vilket var möjligt endast för att ett tillräckligt oordnat landskap stoppade alla tänkbara arrangemang av partiklar från att nå termisk jämvikt.

"Det finns bara ingen analog", sa Khemani, som kom genom Princeton vid denna tid och skulle fortsätta att spela en pionjärroll i att förstå och skapa tidskristaller. "Det är ett fullständigt paradigmskifte."

Den sista biten i det teoretiska pusslet föll på plats 2014, då John Imbrie, en matematisk fysiker vid University of Virginia, visade att om du kunde sätta ihop en oändligt lång kedja av partiklar med tillräckligt med oordning, alla konfigurationer förblir lokaliserade. Trots partiklarnas förmåga att interagera med sina grannar, skulle de individuellt fortsätta att göra sin egen grej för alltid.

De rigorösa matematiska bevisen, sådana som är sällsynta inom fysiken, var resultatet av fem års ansträngning. Det garanterade nästan att lokalisering var möjlig, vilket befäste dess status som en fas. "När du gör ett matematiskt argument måste du överväga alla möjligheter," sa Imbrie. "Det är en del av skönheten."

Ungefär samtidigt bekräftade fysiker med laboratorier som specialiserade sig på att manipulera kalla atomer att riktiga partiklar betedde sig på ungefär samma sätt som digitala. Ett blygsamt antal atomer åtskilda av berg av ljus sprider sig i en glacial takt, både när arrangerade i 1D-linjer och när uppställda i 2D-rutnät.

Med en övervikt av experimentella, matematiska och numeriska bevis, verkade MBL vara avsedd att gå in i pantheonet av fasövergångar tillsammans med magnetism och supraledning. Fysiker förväntade sig att en mängd olika system i olika dimensioner flagrant skulle kunna bortse från deras förmodade termodynamiska öde.

År 2022 tilldelade American Physical Society Altshuler, Huse och Aleiner det prestigefyllda Lars Onsagerpriset, uppkallad efter den matematiska fysiker som bevisade att en tecknad modell fångade fasövergången när ett material blev magnetiserat.

Men redan innan priserna delades ut hade tanken på oändligt hållbara strukturer börjat falla isär.

Början på wobblet

Den första darrningen kom ungefär ett och ett halvt år efter Imbries bevis.

Kom ihåg att övergången från termalisering till lokalisering tros gå ner som övergångar mellan välbekanta faser av materia. När metall magnetiserar, till exempel, ändras vissa egenskaper med speciella hastigheter, beskrivna med noggrant beräknade ekvationer. Särskilda värden i dessa ekvationer har vissa exponenter, som 2 tum x2.

Beskrivning

För en sann fasövergång i en dimension hade matematiker bevisat att två av dessa exponenter måste vara större än 2. Men MBL-simuleringarna hade funnit att de var 1 - en stor oenighet. I en fortfarande opublicerat förtryck publicerad 2015, Oganesyan och Chandran, tillsammans med Christopher Laumann från Boston University, visade att missmatchningen inte bara var en trivial bieffekt av att studera korta kedjor snarare än oändliga. Något mer fundamentalt verkade fel.

"De undersökte det noggrant," sa Huse. "Men vi kunde inte ta reda på vad som var fel."

En rad större chocker kom under de närmaste åren. Föreställ dig vilken typ av bergslandskap som skulle leda till MBL. Förläng nu det landskapet till oändlighet i alla riktningar. Om du slumpmässigt utforskar tillräckligt mycket av det, kommer du någon gång att stöta på en utökad platt patch.

Partiklar i en platt zon kan lätt hitta tillstånd av liknande energi som tunnel till, så de minglar och termaliserar. I en sådan region finns energitillstånd i överflöd, vilket ökar oddsen för att en partikel i de angränsande bergen kan komma i kontakt och bli termaliserad själv, hävdade De Roeck vid KU Leuven och François Huveneers, som då var vid universitetet i Paris-Dauphine i Frankrike. Sålunda kan den platta zonen tjäna som en källa för termaliserande energi.

Men kan en sådan liten lapp ta ner hela systemet? Scenariot verkade intuitivt ungefär lika rimligt som en badtunna i Denver som orsakade härdsmältningar i Vail, Breckenridge och Telluride. Fysiker accepterade det inte direkt. När De Roeck och Huveneers tog upp möjligheten på konferenser framkallade deras samtal ilskna utbrott från publiken.

"Det var en stor överraskning," sa De Roeck. "Många människor i början trodde inte på oss."

I en serie tidningar som börjar i 2016, De Roeck, Huveneers och samarbetspartners lade fram sina argument för en process som nu kallas en lavin. De hävdade att, till skillnad från en badtunna, kan det som börjar som en droppe termaliserade partiklar snöboll in i ett hav.

"Du har ett värmebad, och det rekryterar närliggande platser till värmebadet," sa Imbrie. ”Det blir starkare och starkare och drar in fler och fler sajter. Det är lavinen."

Den avgörande frågan var om en lavin skulle ta fart eller tappa den. För varje steg skulle värmebadet verkligen bli en större och bättre energireservoar. Men varje steg gjorde det också svårare att termalisera nästa plats. Påminner om Andersons enpartikellokalisering, debatten kom ner till en kapplöpning mellan två effekter: badets förbättring kontra dess svårighet att växa ytterligare.

De Roeck och Huveneers hävdade att laviner skulle vinna i två och tre dimensioner, eftersom de lagrade energitillstånd otroligt snabbt - i takt med deras snabbt växande område (i 2D) eller volym (i 3D). De flesta fysiker kom att acceptera att laviner i dessa landskap var ostoppbara, vilket gör MBL till en avlägsen prospekt i ark eller tegel.

Men möjligheten för MBL i endimensionella kedjor överlevde, eftersom en lavin som sveper över en linje samlar på sig energitillstånd långsammare. Faktum är att värmebadet blir kraftfullare i ungefär samma takt som tillväxtsvårigheten ökar. Det var en slips. Laviner kan fortsätta i 1D, eller så kan de sluta.

Andra fysiker blev under tiden skeptiska till att MBL kunde existera även i en 1D-kedja. Under 2019, ett team av slovenska kaosexperter inklusive Tomaž Prosen analyserade om gamla numeriska data och framhöll det faktum att när landskapet blev mer bergigt, avtog termaliseringen enormt men slutade aldrig helt — en obekväm sanning som MBL-forskare ansåg vara en artefakt av deras småskaliga simuleringar. Anatoli Polkovnikov från Boston University och Dries Sels, nu vid New York University och Flatiron Institute, bland andra forskare, kom till liknande slutsatser. Deras argument utmanade direkt MBL:s centrala lockelse: löftet om evigt liv för ett kvantsandslott.

"På nivån för teoretiker som pratar om MBL," sa Chandran, "finns det en ärlig-mot-Gud-regim där [termaliseringstiden] inte bara är universums ålder, och vi kan inte se det. Nej, det är verkligen oändligt.”

En livlig debatt följde, både i den akademiska litteraturen och i privata diskussioner. Sels och Huse tillbringade timmar på Zoom under pandemins djup. De pratade förbi varandra ibland, men var och en tillskriver den andra produktiva insikter. Kontroversens ins och outs är extremt tekniska, och inte ens de inblandade forskarna kan helt formulera alla perspektiv. Men i slutändan beror deras skillnader på att varje läger får en annan utbildad - extremt utbildad - att gissa vad du skulle se om du kunde se en kedja av partiklar vända för alltid.

De två sidorna är fortfarande oense om huruvida en äkta MBL-fas existerar i en dimension, men ett konkret resultat av sammandrabbningen är att den fick forskare att granska vilken effekt laviner kan ha på den förmodade uppkomsten av MBL.

De skeptiska grupperna "hade några mycket bra poäng, men de tog dem lite för långt," sa Huse. "Det fick oss verkligen motiverade."

Huse, i samarbete med ett team av MBL-veteraner inklusive Khemani, lagade ett sätt att simulera effekten av en lavin på korta kedjor utan att faktiskt utlösa en. (Ingen har sett en lavin, inte ens numeriskt, för för att få en tillräckligt stor platt fläck kan du behöva en kedja som är miljarder partiklar lång, uppskattar Sels, och forskare studerar vanligtvis kedjor på cirka 12.) Sels utvecklade sedan sin egen lavinmodell. upp.

De två grupperna kom till liknande slutsatser år 2021: MBL-övergången, om den fanns, krävde ett mycket mer bergigt landskap än forskare hade trott. Med den robusthetsnivå som man tidigare trodde skulle åstadkomma MBL, skulle termaliseringen sakta ner, men inte sluta. För att ge kvantsnögubbar en chans att slåss mot laviner, måste landskapet vara mer oordnat än vad Huse och kompani hade misstänkt. Huses grupp fann till en början att bergen skulle behöva vara minst dubbelt så robusta. Sels arbete drev upp den siffran till minst sex gånger så robust, vilket gjorde att bergen liknade Himalaya mer än Klippiga bergen. MBL kan fortfarande förekomma i dessa extrema miljöer, men teorin som hade byggts kring den mindre robusta övergången hade verkligen problem.

"Vi accepterade det på ett för grundligt sätt, och vi tittade inte på subtiliteterna i det," sa Huse.

I 2021 års arbeten skrev forskarna om och utökade MBL-fasdiagrammet för 1D-kedjor. I Kansas-liknande flatmarker termaliseras partiklar snabbt. I Klippiga bergen omklassificerade forskarna MBL "fasen" som en "förvärmisk regim." Detta är den till synes stabila regim som upptäckts av BAA, Princeton-simuleringarna och atomexperiment. Men nu hade forskarna kommit fram till att om man väntade extremt länge - bokstavligen miljarder år på vissa uppställningar - skulle partiklar separerade av Klippiga bergen faktiskt blandas och termaliseras.

Bortom Klippiga bergen ligger Himalaya. Vad som händer där är fortfarande en öppen fråga. Sels och Prosen är övertygade om att energi kommer att spridas och att termalisering så småningom kommer att ske, även om det tar eoner. Huse och företaget fortsätter att tro att äkta MBL sätter in.

De främsta skälen till att de tror på MBL är 2014 års bevis. Av de en gång så många bevispelarna som stöder förekomsten av sann MBL, är Imbries bevis det sista som finns. Och efter en karriär med att utveckla skräddarsydda matematiska verktyg för just den här typen av problem, står han fast vid det.

"Det är inte ovanligt i matematik att ha ett fel i ett bevis," sa han, "men jag tror att jag vet vad jag gör."

Beviset skiljer fysiker dock, eftersom fysiker inte förstår det. Det är inte i brist på försök. Laumann fick en gång Imbrie att lära ut beviset för honom och en handfull forskare under en vecka i Italien, men de kunde inte följa stegen i detalj. Det är dock inte helt förvånande, eftersom fysiker vanligtvis använder matematik på ett snabbare och lösare sätt än matematiker gör. Imbries argument beror inte på någon specifik nivå av robusthet i landskapet, så de senaste ändringarna av MBL-fasdiagrammet undergräver det inte på något sätt. För att avgöra om MBL verkligen existerar måste forskare spänna fast och antingen hitta ett problem i beviset eller verifiera varje rad.

Sådana ansträngningar pågår. Sels och medarbetare säger att de håller på att avsluta ett argument som kommer att motsäga Imbries. Samtidigt är De Roeck och Huveneers, matematikerna som upptäckte lavinhotet, två år i ett försök att skriva om Imbries bevis i en mer tillgänglig form. De Roeck säger att de har satt alla de viktigaste delarna på plats, och hittills ser logiken solid ut.

"MBL, jag tror att det finns," sa De Roeck. Men "vi håller på med matematik här, så alla små problem kan spåra ur det hela."

Beyond Quantum Angels

I det universum vi lever i, som i sig självt kommer att termaliseras inom något obegripligt antal år, är beständighet alltid något av en illusion. Manhattan sjunker under sin egen vikt kl 1.6 centimeter per decennium. Kontinenterna kommer att smälta samman om cirka 250 miljoner år. Och medan det är en myt att bottnen på medeltida målade glasfönster har tjocknat något under århundradena, tror fysiker att glas flyter över en okänd tidsskala, troligen många miljarder år eller mer.

Om MBL visar sig vara instabilt kommer ett lokaliserat system med många kroppar att vara minst lika hållbart som något av dessa exempel. Så kommer de kvantfenomen som beror på MBL-tillstånd. Tidskristaller, till exempel, kan förlora sina läroboksbeteckningar som "materiens faser", men de skulle fortfarande kunna fortsätta ticka långt, mycket längre än kvantdatorerna som simulerar dem (eller människorna som driver datorerna, t.ex. det där). Många akademiker bryr sig djupt om den matematiska möjligheten att besegra termalisering som den vackra, akademiska frågan det är. Men nuförtiden tappar de flesta inte mycket sömn över det.

"Kanske var det alltid änglar som dansade på huvudet av en nål," sa Chandran.

Istället har Chandran och andra njutit av chansen att upptäcka ett nytt fenomen som orsakar termalisering, ett fenomen som fysiker faktiskt kan observera i små system.

Redan 2018 hade hon och hennes samarbetspartner Philip Crowley bestämt sig för att förstå varför små kedjor verkade långsamt termalisera även om de var alldeles för små för att platta fläckar skulle dyka upp. Duon fastställde att grupper av partiklar ibland hade tur och lånade energi från en angränsande grupp i exakt den mängd de behövde för att vända till en ny konfiguration. De kallade dessa tillfälligheter "resonanser" och observerade hur de tenderade att spridas från grupp till grupp, vilket ledde till en utdragen termalisering i system som är för små för laviner. År 2020 visade de att resonanser kan förklara 2015 års exponentmissmatch och många av de skumma funktionerna som har dykt upp i numeriska experiment, insikter som hjälpte Huse och företaget att uppdatera fasdiagrammet för korta kedjor 2021.

Idag tror fysiker att resonanser destabiliserar blygsamma kedjor med sjukdomar på Rockies-nivå, medan laviner destabiliserar längre kedjor vid högre nivåer av störningar.

När Chandran och andra förbättrar sina simuleringar och experiment och utforskar längre, mer robusta kedjor, undrar de vad mer som kan gömma sig i Himalaya och bortom.

"Det verkar som att det pågår annan fysik där inne," sa Huse. "Det skulle vara trevligast för mig. Jag gillar att hitta nya saker."

Redaktörens anmärkning: Ett fåtal forskare som förekommer i den här artikeln har fått finansiering från Simons Foundation, som också finansierar denna redaktionellt oberoende tidning. Simons Foundations finansieringsbeslut har inget inflytande på vår täckning. Mer information finns tillgänglig här..

plats_img

Senaste intelligens

plats_img