Een team van onderzoekers van verschillende instellingen in Duitsland en Oostenrijk heeft een middel ontwikkeld voor het direct observeren van dynamische kwantumfase-overgangen in een interactief veellichamensysteem. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven , het team beschrijft het creëren van een unieke ultrakoude omgeving die het mogelijk maakte om de kwantumfaseovergang te bekijken.

Faseovergangen komen veel voor in de waarneembare wereld:water verandert in ijs, bijvoorbeeld. De meeste van dit soort overgangen treden op als gevolg van temperatuurveranderingen. Maar natuurkundigen weten dat er andere soorten overgangen kunnen zijn die optreden als gevolg van veranderingen in energie, die beroemd zijn beschreven door het onzekerheidsprincipe van Heisenberg. Om experimenten uit te voeren die zijn ontworpen om dergelijke overgangen te testen, onderzoekers moeten ze meestal onderwerpen aan bijna absolute nulcondities om te voorkomen dat thermische fluctuaties interferentie veroorzaken. Bij dergelijke experimenten tijd wordt de belangrijkste overgangsfactor, in plaats van temperatuur.

terug in 2013, een team van theoretische fysici merkte op dat er overeenkomsten leken te zijn tussen de evolutie-operator en de partitiefunctie. De rol die tijd speelde in de evolutie van een thermisch geïsoleerd kwantumsysteem, zij toonden, gelijk was aan de inverse temperatuur in een systeem dat in thermisch evenwicht was. Hun berekeningen toonden aan dat een kwantumsysteem in staat zou moeten zijn om toestandsveranderingen te ondergaan die vergelijkbaar waren met faseovergangen. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben bewezen dat deze theorie waar is door een aangepast transversaal-veld Ising-model te creëren en de spin van ionen in een ultrakoude omgeving te manipuleren.

Specifieker, het team ving strings van 10 calcium-40-ionen op met behulp van een magnetisch veld in een vriezer waar de temperaturen werden verlaagd tot bijna het absolute nulpunt. Aanvankelijk, de spins waren allemaal ingesteld om in dezelfde richting te wijzen. Het team veranderde vervolgens willekeurig de spinstatussen van elk, het systeem uit evenwicht brengen, en observeerde wat er gebeurde - de theorie had voorspeld dat het systeem in de loop van de tijd terug zou evolueren naar een punt waarop alle spins opnieuw op één lijn lagen; het team meldt dat de spinpunten plaatsvonden op de voorspelde tijden, bewijzen dat de theorie juist is.

Aangenomen wordt dat bevestiging van de theorie zal leiden tot een beter begrip van het gedrag van kwantummaterie en met name faseovergangen.

© 2017 Fys.org