Als het gaat om niet-evenwichtsfysica, niet alle aannames zijn gelijk gemaakt. Minstens, dat zijn de nieuwste bevindingen van NC State-fysicus Lex Kemper en collega's van NC State en Georgetown University.

Kemper bestudeert niet-evenwichtsfysica, die tot doel heeft complexe materialen te begrijpen door hun atomen en elektronen uit evenwicht te brengen en vervolgens hun interacties in de loop van de tijd te observeren. In zijn laatste werk, gepubliceerd in Fysieke beoordeling X , Kemper en zijn collega's merken op dat elektronen in materialen in een niet-evenwichtstoestand zich niet noodzakelijkerwijs op dezelfde manier gedragen als materialen in evenwicht, die de experimentele resultaten kunnen beïnvloeden.

"We hebben een heel goed begrip van evenwichtsfysica en dat is waar het grootste deel van ons begrip van niet-evenwichtsfysica op heeft vertrouwd, " zegt Kemper. "In wezen, natuurkundigen hebben evenwichtsanalysetechnieken gebruikt om experimentele gegevens van niet-evenwichtsmaterialen te analyseren. Maar we vroegen ons af of deze technieken zouden werken in gevallen van niet-evenwicht. Dus we hebben het getest en ontdekten dat de meeste van de eerder aangehouden veronderstellingen over het algemeen niet werken - ze kunnen nog steeds werken in sommige specifieke gevallen, maar niet alles."

Waarom is dit het geval? Het heeft te maken met de manier waarop de elektronen in een materiaal in evenwicht ontspannen vanuit een aangeslagen toestand versus de manier waarop die in een niet-evenwichtsmateriaal terug ontspannen naar hun evenwichtstoestand, wat wordt gemeten in tijddomeinexperimenten.

"Als je een elektron waarneemt in een systeem dat in evenwicht is, voor elke beweging die het in één richting maakt, het maakt een ander in de tegenovergestelde richting, " zegt Kemper. "Zie het als twee kleine emmers, alles wat in de ene gaat, is gelijk aan de hoeveelheid die uit de andere gaat. Maar als je het systeem uit evenwicht hebt gebracht, het net in en uit zijn niet meer hetzelfde. Als dat systeem weer in evenwicht is, de atomen en elektronen kunnen in verschillende toestanden zijn, die interacties en dus de resulterende waarnemingen zal beïnvloeden."

Kemper en zijn collega's keken naar vier verschillende algemeen aanvaarde veronderstellingen over het gedrag van evenwichtsmaterialen, en demonstreerde hoe materialen in niet-evenwichtstoestanden zich anders kunnen gedragen. Kemper hoopt dat zijn werk andere natuurkundigen zal helpen die materialen uit evenwichtstoestanden bestuderen om deze verschillen in hun berekeningen en metingen te overwegen.

"Het idee dat deze systemen zich anders gedragen is niet nieuw, maar [dit gezichtspunt] is nergens echt gekwantificeerd of opgeschreven, "zegt Kemper. "Non-evenwichtsfysica is een groeiend veld en we hopen dat we een aantal algemene principes hebben gegeven om te volgen wanneer onderzoekers met deze systemen werken."