Боль­шой взрыв в ла­бо­ра­тор­ном кри­стал­ле: фи­зи­ки на­блю­да­ют уди­ви­тель­ную гра­ви­та­ци­он­ную ано­ма­лию

Аватар пользователя bom100

Эк­зо­ти­че­ский эф­фект, ко­то­рый имеет место в силь­ней­ших гра­ви­та­ци­он­ных полях – вбли­зи чёр­ной дыры или даже в усло­ви­ях, ко­то­рые были сразу после Боль­шо­го взры­ва – был за­фик­си­ро­ван в ла­бо­ра­тор­ных усло­ви­ях. Об этом со­об­щи­ла меж­ду­на­род­ная ко­ман­да фи­зи­ков, ис­сле­ду­ю­щих свой­ства ма­те­ри­а­лов, в том числе, в кон­тек­сте тео­рии струн.

 

Ко­ман­да, воз­глав­ля­е­мая фи­зи­ком Йо­хан­не­сом Готом (Johannes Gooth) из ис­сле­до­ва­тель­ско­го цен­тра IBM Research в Цю­ри­хе (Швей­ца­рия), за­яви­ла, что на­блю­да­ла дол­го­вре­мен­ный эф­фект, на­зы­ва­е­мый ак­си­аль­ной гра­ви­та­ци­он­ной ано­ма­ли­ей. Этот тер­мин обо­зна­ча­ет на­блю­да­е­мые необыч­ные по­ка­за­те­ли гра­ви­та­ци­он­но­го поля или гра­ви­та­ци­он­ные ха­рак­те­ри­сти­ки объ­ек­та, а по­ня­тие "ак­си­аль­ный" ука­зы­ва­ет на то, что они имеют на­прав­ле­ние вдоль какой-​либо оси. Ранее счи­та­лось, что лишь такой тип ма­те­рии, как кварк-​глюонная плаз­ма, может де­мон­стри­ро­вать по­доб­ный фе­но­мен.

Од­на­ко ока­за­лось, что тот же эф­фект может на­блю­дать­ся в по­лу­ме­тал­лах Вейля (Weyl semimetals). Вей­лев­ские фер­ми­о­ны были впер­вые опи­са­ны в 1920-х годах про­шло­го века ма­те­ма­ти­ком Гер­ма­ном Вей­лем. От дру­гих видов ча­стиц они от­ли­ча­ют­ся тем, что у них нет массы, а кроме того, им свой­ствен­на хи­раль­ность, то есть от­сут­ствие опре­де­лён­но­го вида сим­мет­рии.

 

Ав­то­ры ра­бо­ты по­яс­ня­ют, что огром­ные гра­ви­та­ци­он­ные поля, из­ги­ба­ю­щие пространственно-​временной фон, долж­ны раз­ру­шать сим­мет­рию от­дель­ных видов ча­стиц. В ла­бо­ра­то­рии невоз­мож­но со­здать усло­вия, необ­хо­ди­мые для до­ка­за­тель­ства су­ще­ство­ва­ния этого необыч­но­го на­ру­ше­ния, но ис­сле­до­ва­те­ли ис­поль­зо­ва­ли свое­об­раз­ную па­рал­лель между гра­ви­та­ци­ей и тем­пе­ра­ту­рой, чтобы со­здать ла­бо­ра­тор­ный ана­лог ано­ма­лии в кри­стал­лах фос­фи­да ни­о­бия – он как раз и яв­ля­ет­ся по­лу­ме­тал­лом Вейля.

Элек­тро­ны в этом ма­те­ри­а­ле под­раз­де­ля­ют­ся на две груп­пы, в за­ви­си­мо­сти от на­прав­ле­ния вра­ще­ния (как пра­ви­ло, су­ще­ству­ет рав­ное ко­ли­че­ство элек­тро­нов каж­до­го типа). Од­на­ко, когда фи­зи­ки ими­ти­ро­ва­ли гра­ви­та­ци­он­ное поле, ор­га­ни­зо­вав в кри­стал­ле тем­пе­ра­тур­ный гра­ди­ент, они об­на­ру­жи­ли, что эта сим­мет­рия на­ру­ша­ет­ся, пре­вра­щая элек­тро­ны од­но­го типа в дру­гой и на­обо­рот. По­доб­ная ано­ма­лия на­блю­да­ет­ся при нор­маль­ных об­сто­я­тель­ствах на Земле впер­вые.

"Эту ано­ма­лию на­столь­ко труд­но из­ме­рить, что даже кос­вен­ные до­ка­за­тель­ства яв­ля­ют­ся се­рьёз­ным про­ры­вом", — от­ме­ча­ет член ис­сле­до­ва­тель­ской груп­пы Адоль­фо Гру­шин (Adolfo Grushin) из Ка­ли­фор­ний­ско­го уни­вер­си­те­та в Берк­ли.

От­ме­тим, что вей­лев­ские фер­ми­о­ны уже были за­ме­че­ны ранее внут­ри неко­то­рых кри­стал­лов: в ходе экс­пе­ри­мен­тов кван­то­во­ме­ха­ни­че­ские эф­фек­ты при­во­ди­ли к тому, что элек­тро­ны ма­те­ри­а­ла точно так же на­ру­ша­ли сим­мет­рию. В 2015 году ис­сле­до­ва­те­ли по­ка­за­ли, что силь­ные маг­нит­ные и элек­три­че­ские поля могут на­ру­шать сим­мет­рию внут­ри кван­то­во­го ма­те­ри­а­ла, из­вест­но­го как по­лу­ме­талл Ди­ра­ка.

Те­перь же ко­ман­да Гота под­твер­ди­ла, что гра­ви­та­ция также может раз­ру­шить сим­мет­рию. По сло­вам ав­то­ров ра­бо­ты, вли­я­ние кри­виз­ны пространства-​времени на ча­сти­цы Вейля ма­те­ма­ти­че­ски эк­ви­ва­лент­но эф­фек­ту от на­ло­же­ния тем­пе­ра­тур­но­го гра­ди­ен­та.

При­чи­на за­клю­ча­ет­ся в из­вест­ном урав­не­нии Эйн­штей­на E = mc2, объ­яс­ня­ет Гот.

"В ре­ля­ти­вист­ской кван­то­вой тео­рии поля по­то­ки энер­гии и массы ста­но­вят­ся оди­на­ко­вы­ми, – го­во­рит он. – Мас­со­вый поток управ­ля­ет­ся гра­ди­ен­та­ми гра­ви­та­ци­он­но­го поля и по­то­ком энер­гии по тем­пе­ра­тур­ным гра­ди­ен­там. Гра­ди­ент тем­пе­ра­ту­ры для ре­ля­ти­вист­ских фер­ми­о­нов Вейля, таким об­ра­зом, ими­ти­ру­ет гра­ди­ент гра­ви­та­ци­он­но­го поля".

Чтобы по­лу­чить до­ка­за­тель­ства на­ру­ше­ния сим­мет­рии, ис­сле­до­ва­те­ли из­ме­ри­ли про­во­ди­мость кри­стал­ли­че­ско­го фос­фи­да ни­о­бия в мик­ро­элек­трон­ной цепи. Когда они позд­нее по­лу­чи­ли тем­пе­ра­тур­ный гра­ди­ент и при­ме­ни­ли маг­нит­ное поле, они об­на­ру­жи­ли элек­три­че­ский ток, со­зда­ва­е­мый дис­ба­лан­сом в двух типах фер­ми­о­нов Вейля: число левых ква­зи­ча­стиц, дви­жу­щих­ся в одном на­прав­ле­нии через об­ра­зец, было не таким, как число пра­вых, дви­жу­щих­ся в про­ти­во­по­лож­ном на­прав­ле­нии.

"По­ве­де­ние по­то­ка (ча­стиц – прим.ред.) при из­ме­не­нии маг­нит­но­го поля – имен­но то, что пред­ска­зы­ва­ет тео­рия осе­вой гра­ви­та­ци­он­ной ано­ма­лии", — го­во­рит Гру­шин.

"Это неве­ро­ят­но вол­ну­ю­щее от­кры­тие, – до­бав­ля­ет со­ав­тор ис­сле­до­ва­ния Карл Ланд­штай­нер (Karl Landsteiner). – Мы можем за­клю­чить, что то же на­ру­ше­ние сим­мет­рии можно на­блю­дать в любой фи­зи­че­ской си­сте­ме".

Впро­чем, как это часто бы­ва­ет, неко­то­рые фи­зи­ки вос­при­ня­ли на­уч­ную ра­бо­ту скеп­ти­че­ски. К при­ме­ру, Борис Спи­вак (Boris Spivak) из Ва­шинг­тон­ско­го уни­вер­си­те­та в Си­эт­ле убеж­дён, что осе­вая гра­ви­та­ци­он­ная ано­ма­лия про­сто не может су­ще­ство­вать в по­лу­ме­тал­лах Вейля. "Су­ще­ству­ет много дру­гих ме­ха­низ­мов, ко­то­рые могут объ­яс­нить эти дан­ные", — уве­рен учё­ный.

На за­щи­ту ко­ман­ды встал Субир Са­х­дев (Subir Sachdev), спе­ци­а­лист по кван­то­вым эф­фек­там в твёр­дых ма­те­ри­а­лах из Гар­вард­ско­го уни­вер­си­те­та. Он по­ла­га­ет, что до­ка­за­тель­ства ав­то­ров убе­ди­тель­ны, и су­ще­ство­ва­ние ано­ма­лии не вы­зы­ва­ет со­мне­ний. "При­ят­но ви­деть, что она по­яв­ля­ет­ся в ре­аль­ных ма­те­ри­а­лах", — до­бав­ля­ет Са­х­дев. По его мне­нию, ра­бо­та под­твер­жда­ет, что гра­ви­та­ция вза­и­мо­дей­ству­ет с кван­то­вы­ми по­ля­ми, как это по­ка­за­но тео­ри­ей от­но­си­тель­но­сти Эйн­штей­на.

Ав­то­ры ис­сле­до­ва­ния, опуб­ли­ко­ван­но­го в жур­на­ле Nature, уве­ре­ны: по­ни­ма­ние того, как ак­си­аль­ная гра­ви­та­ци­он­ная ано­ма­лия про­яв­ля­ет­ся в раз­лич­ных ма­те­ри­а­лах, может при­ве­сти к со­зда­нию но­во­го раз­де­ла фи­зи­ки. Оста­лось изу­чить дру­гие ма­те­ри­а­лы.

В ком­па­нии IBM также на­де­ют­ся, что в даль­ней­шем ре­зуль­та­ты этих экс­пе­ри­мен­тов будут ис­поль­зо­ва­ны в элек­тро­ни­ке: устрой­ства, ко­то­рые будут ге­не­ри­ро­вать ано­ма­лию, могут по­вы­сить эф­фек­тив­ность ма­те­ри­а­лов, со­зда­ю­щих элек­три­че­скую энер­гию под воз­дей­стви­ем тем­пе­ра­тур­ных гра­ди­ен­тов.

 

Ав­тор­ство: 
Копия чужих ма­те­ри­а­лов

Комментарии

Аватар пользователя Сергей Л.
Сергей Л. (10 лет 6 месяцев)

Что-​то  это все на­по­ми­на­ет тео­рию ка­зах­ско­го уче­но­го про спа­ри­ва­ние об­ла­ков, толь­ко по­слож­нее, чтоб лохи ни­че­го не по­ня­ли и еврея с тео­ри­ей его от­но­си­тель­но­сти для ко­шер­но­сти при­пле­ли.

Аватар пользователя geoman
geoman (12 лет 11 месяцев)

Так и есть.

Оше­лом­ля­ю­щее от­кры­тие!!! Г-​г-гы.

Ком­мен­та­рий ад­ми­ни­стра­ции:  
*** Рос­си­яне - чу­мо­вой сброд без роду и пле­ме­ни (с) ***
Аватар пользователя Бедная Олечка

Да ушшшш...

Аватар пользователя Rien
Rien (10 лет 10 месяцев)

чем тебе Эйн­штейн не уго­дил?

Аватар пользователя Pavel_V
Pavel_V (12 лет 2 месяца)

Сей­час для каж­до­го пука уче­ных при­пле­та­ют Эйни. Если что то про­изо­шло в ла­бо­ра­то­рии, то это по лю­бо­му под­твер­жда­ет тео­рию от­но­си­тель­но­сти. 

А слово "от­кры­тие" в таких но­во­стях нужно ста­вить в ка­выч­ки. На­гре­ли кри­сталл, по­лу­чи­ли де­фор­ма­цию. Потом ска­за­ли, что сверх­гра­ви­та­ция вли­я­ет также. Оче­ред­ное "от­кры­тие" для лохов го­то­во.

Ну и давно пора уже озву­чить ос­нов­ной прин­цип тео­рии от­но­си­тель­но­сти: "Все что не опро­вер­га­ет тео­рию от­но­си­тель­но­сти, то ее до­ка­зы­ва­ет".

Аватар пользователя Тех Алекс
Тех Алекс (9 лет 7 месяцев)

Га­з­пром фсё! Все за фер­ми­о­на­ми! Про­сто для при­ме­ра, когда то при­мер­но так же по­зна­ва­ли маг­не­тизм. Вы еще поль­зу­е­тесь дис­ко­во­да­ми?

Аватар пользователя codeGray
codeGray (9 лет 3 месяца)

По моему вы стали жерт­вой розыг­ры­ша.

Фи­зи­ки во­оп­че­то обо­жа­ют поржать над ло­ха­ми.

Ком­мен­та­рий ад­ми­ни­стра­ции:  
*** Ули­чен в ма­ни­пу­ля­ци­ях ***
Аватар пользователя Sarich
Sarich (9 лет 7 месяцев)

эти фи­зи­ки до сих пор репу чешут, по­че­му  ап­па­ра­ты от­прав­лен­ные к даль­ним пла­не­там каж­дый раз по раз­но­му про­хо­дят гра­ви­та­ци­он­ное при­тя­же­ние пла­нет. 

Пока это дятлы, а не фи­зи­ки. Друг у друга пе­ре­пи­сы­ва­ют для кан­ди­дат­ско­го и док­тор­ско­го ми­ни­му­ма, да сказ­ки со­чи­ня­ют...

Ком­мен­та­рий ад­ми­ни­стра­ции:  
*** от­клю­чен (ин­фо­му­сор, га­ли­ма­тья) ***
Аватар пользователя Aнgpeü
Aнgpeü (11 лет 6 месяцев)

ко­то­рый имеет место в силь­ней­ших гра­ви­та­ци­он­ных полях – вбли­зи чёр­ной дыры или даже в усло­ви­ях, ко­то­рые были сразу после Боль­шо­го взры­ва

И тому име­ют­ся сви­де­те­ли? То есть, те люди, лично по­бы­вав­шие около чер­ной дыры и на­блю­дав­шие эк­зо­ти­че­ский эф­фект в усло­ви­ях даже после боль­шо­го взры­ва? Вот, не верю я всем этим фан­та­зе­рам.

Аватар пользователя vic-penza
vic-penza (8 лет 1 месяц)

Илон Маск же летал, видел. И устно до­ло­жил.

Ком­мен­та­рий ад­ми­ни­стра­ции:  
*** От­клю­чен (рас­про­стра­не­ние спле­тен и до­мыс­лов в адрес дру­гих участ­ни­ков) ***
Аватар пользователя starcitizen
starcitizen (8 лет 4 месяца)

Воз­мож­но нет ни­ка­ких гра­ви­та­ци­он­ных полей и волн, а есть гра­ви­та­ци­он­ная связь.

Аватар пользователя Теодор Че
Теодор Че (7 лет 11 месяцев)

Воз­мож­но нет ни­ка­ких полей, а есть одно поле.

Аватар пользователя starcitizen
starcitizen (8 лет 4 месяца)

Поле в рам­ках ви­ди­мой Все­лен­ной или рас­про­стра­ня­ю­ще­е­ся на всю бес­ко­неч­ность про­стран­ства?

Аватар пользователя Теодор Че
Теодор Че (7 лет 11 месяцев)

"Во Все­лен­ной имеют место быть:
1. Ма­те­рия (в двух ипо­ста­сях), за­ни­ма­ю­щая объём про­стран­ства.
2. Ин­фор­ма­ция об ма­те­рии и про­цес­сах в оной про­ис­хо­дя­щих.
3. Мера, в русле коей эти про­цес­сы про­ис­те­ка­ют.
Всё, во Все­лен­ной боль­ше ни­че­го нет.

 Ма­те­рия имеет две формы сво­е­го су­ще­ство­ва­ния, не пе­ре­хо­дя­щие одна в дру­гую — струк­ту­ри­ро­ван­ная ма­те­рия, где от­дель­ная струк­ту­ра имеет массу и огра­ни­че­на в про­стран­стве, и без струк­тур­ная ма­те­рия массы не име­ю­щая и без­гра­нич­ная по про­тя­жён­но­сти, в про­сто­на­ро­дье име­ну­е­мая полем.

 Любая струк­ту­ра со­сто­ит из струк­тур низ­ше­го по­ряд­ка и сама яв­ля­ет­ся, в свою оче­редь, ча­стью струк­ту­ры выс­ше­го, в от­но­ше­нии неё, по­ряд­ка. Общая струк­ту­ра Все­лен­ной имеет свой­ство фрак­та­ла."(с)

Аватар пользователя Silver Bullet
Silver Bullet (7 лет 11 месяцев)

4. На­блю­да­тель, ко­то­рый со­зер­ца­ет Ма­те­рию, Ин­фор­ма­цию, Меру, со­зна­ние, ко­то­ро­го бес­ко­неч­но, и не имеет формы, меры и свойств фрак­та­ла. cheeky

Аватар пользователя Теодор Че
Теодор Че (7 лет 11 месяцев)

Со­зна­ние, ко­то­рое бес­ко­неч­но и т.д., и т.п. на­хо­дит­ся вне об­ла­сти изу­че­ния фи­зи­ка cool

Аватар пользователя Silver Bullet
Silver Bullet (7 лет 11 месяцев)

 smiley

Физик это и есть тот ин­стру­мент, через ко­то­ро­го бес­ко­неч­ное Со­зна­ние со­зер­ца­ет и по­зна­ет все то, что есть во все­лен­ной. 

То есть, часть этого со­зна­ния... yes

Сле­до­ва­тель­но:  5. Физик. cheeky

Аватар пользователя Теодор Че
Теодор Че (7 лет 11 месяцев)

Бес­ко­неч­но­му со­зна­нию нече­го по­зна­вать - всё уже по­зна­ноangel

Аватар пользователя Silver Bullet
Silver Bullet (7 лет 11 месяцев)

+5! yes

 

Аватар пользователя geoman
geoman (12 лет 11 месяцев)

Если вы слы­ши­те, что что-​либо под­твер­жда­ет вы­клад­ки Эйн­штей­на, то знайте-​ вас раз­во­дят.

Ком­мен­та­рий ад­ми­ни­стра­ции:  
*** Рос­си­яне - чу­мо­вой сброд без роду и пле­ме­ни (с) ***
Аватар пользователя Pavel_V
Pavel_V (12 лет 2 месяца)

+1

Аватар пользователя mejik
mejik (8 лет 6 месяцев)

Ёжик! Ты что ли? ... (с)

Аватар пользователя vic
vic (11 лет 11 месяцев)

Ко­ро­че, что сде­ла­ли эти экс­пе­ри­мен­та­то­ры: одну сто­ро­ну ку­соч­ка на­гре­ли, дру­гую охла­ди­ли, еще вклю­чи­ли маг­нит­ное поле, и уви­де­ли элек­три­че­ский ток. Всё. Осталь­ное это ин­тер­пре­та­ции, - дер­жись Сова и Гло­бус.

На до­су­ге по­чи­таю эту ра­бо­ту, может дей­стви­тель­но что-​то сто­я­щее или хотя бы ин­те­рес­ное.

Аватар пользователя krabus
krabus (8 лет 5 месяцев)


 

.....Шо га­з­пром, МАЙНЕРЫ-​ ФФСЁ! Фер­ми­о­ны в по­лу­ме­тал­лах - это карма!

Аватар пользователя Ёлка-ёлка
Ёлка-ёлка (9 лет 12 месяцев)

надо же, бри­тан­ские уче­ные снова изоб­ре­ли эле­мент пель­тье. Толь­ко не на по­лу­про­вод­ни­ке, а на ни­о­бии.

боюсь пред­ста­вить, что они изоб­ре­тут, если им вы­дать для экс­пе­ри­мен­тов лам­поч­ку ильи­ча. Фо­тон­ный звез­до­лет?

Аватар пользователя user3120
user3120 (9 лет 4 месяца)

'Жур­на­ли­сты'(фи­зи­ки по­пу­ля­ри­за­то­ры + жур­на­ли­сты) сде­ла­ют из мухи сен­са­цию, а из тем­пе­ра­тур­ной за­ви­си­мо­сти - гра­ви­та­ци­он­ную ано­ма­лию.

Пре­вра­ща­ют об­ра­зо­ва­ние в цирк.

Аватар пользователя starcitizen
starcitizen (8 лет 4 месяца)

Псев­до­на­у­ка и зе­лё­ная энер­ге­ти­ка в трен­де.

Аватар пользователя ватный
ватный (9 лет 11 месяцев)

А скока все­лен­ных он при экс­пе­ри­мен­те угро­би­ли в этот раз?laugh

Аватар пользователя Ирвин Шаг
Ирвин Шаг (9 лет 3 месяца)

Вроде не пер­вое ап­ре­ля?

Суб­бот­нее?

Аватар пользователя Cosmo
Cosmo (8 лет 1 месяц)

Мдаааа... Пора со­зда­вать об­ще­ство за­щи­ты сов... И вве­сти плат­ные ли­цен­зии на экс­плу­а­та­цию сов -)