高橋義郎が率いる京都のチームは、レーザーを使用してフェルミオン (イッテルビウム原子) を絶対零度の 10 億分の 1 度まで冷却しました。これは星間空間の温度よりも約 30 億倍低い温度であり、ビッグバンからの残留熱がまだ暖められています。
「地球外文明が現在同じ実験を行っていないのであれば、京都大学の研究室が宇宙で最も冷たいフェルミオンを作り出すことになります」と、実験の参加者の一人である Caden Hazard 氏は述べています。フェルミオンはまれな粒子ではありません。これらには、たとえば電子が含まれ、すべての物質を構成する 2 種類の粒子のうちの 1 つです。」
原子は、電子や光子と同様に量子力学の法則に従いますが、温度が絶対零度に近づいた場合にのみ、原子の量子挙動が明らかになります。物理学者は、四半世紀にわたって超低温原子の量子特性を研究してきました。レーザーは、粒子を冷却し、光格子、1、2、または 3 次元の光チャネルで粒子の動きを制限するために必要です。これは、従来のコンピューターではアクセスできない複雑な問題を解決できる量子マシンとして機能します。
「この冷却の利点は、物理が大幅に変化することです」と Hazzard 氏は説明します。 「物理学はより量子力学的になり、新しい現象を見ることができます。」
高橋のチームは、このアプローチを使用して、1963 年に提案された、いわゆるハバード モデルを作成しました。物理学者はこれを使用して、材料の磁気および超伝導の挙動、特に電子の集団的挙動が発生する材料の研究を行っている、と Phys.org は書いています。
結果として得られるハバード モデルには、SU (n) として示される特別な対称性があります。 SU は特別なユニタリ グループであり、対称性を数学的に記述する方法であり、n はモデル内の粒子の可能なスピン状態です。 n が大きいほど、モデルの対称性が高くなり、モデルが表す磁気挙動がより複雑になります。イッテルビウム原子には 6 つの可能なスピン状態があり、京都実験は、ハバードの SU(6) モデルの磁気相関を明らかにした最初のものでした。それらを古典的なコンピューターで計算することは不可能です。
この実験は、物理学者が複雑な量子系の挙動を観察する機会を開きます。
2019 年、アメリカの物理学者は、宇宙空間の温度よりも約 50 倍低いプラズマを使用して、死んだ星の中心からの高温プラズマをシミュレートしました。
2022-09-02 17:08:18
著者: Vitalii Babkin