|
Странное поведение звука в твердых телах
|
|
|
|
Не все нужно видеть, чтобы поверить; некоторые вещи легче слышны, например поезд, приближающийся к своей станции. В недавней статье, опубликованной в Physical Review Letters, исследователи приложили свои уши к рельсам, обнаружив новое свойство амплитуд рассеяния, основанное на их изучении звуковых волн через твердое вещество. Будь то свет или звук, физики рассматривают вероятность взаимодействия частиц (да, звук может вести себя как частица) с точки зрения кривых вероятности или амплитуд рассеяния. Общеизвестно, что когда импульс или энергия одной из рассеянных частиц стремится к нулю, амплитуды рассеяния всегда должны масштабироваться с целыми степенями импульса (т. е. p1, p2, p3 и т. д.).
|
|
|
|
Однако исследовательская группа обнаружила, что амплитуда может быть пропорциональна дробной степени (то есть p1/2, p1/3, p1/4 и т. д.). Почему это важно? В то время как квантовые теории поля, такие как Стандартная модель, позволяют исследователям делать предсказания о взаимодействии частиц с чрезвычайной точностью, все еще возможно улучшить существующие основы фундаментальной физики. Когда демонстрируется новое поведение — например, масштабирование дробной мощности — ученым предоставляется возможность пересмотреть или пересмотреть существующие теории.
|
|
|
В этой работе, проведенной Анджело Эспозито (Институт перспективных исследований), Томашем Браунером (Университет Ставангера) и Риккардо Пенко (Университет Карнеги-Меллона), особое внимание уделяется взаимодействию звуковых волн в твердых телах. Чтобы визуализировать эту концепцию, представьте себе деревянный брусок с динамиками на обоих концах. После включения динамиков две звуковые волны — фононы — встречаются и рассеиваются, подобно столкновениям в ускорителе частиц. Когда один динамик настроен на определенный предел, так что импульс фонона равен нулю, результирующая амплитуда может быть пропорциональна дробной мощности. Команда объясняет, что такое поведение масштабирования, вероятно, не ограничивается фононами в твердых телах, и его распознавание может помочь в изучении амплитуд рассеяния во многих различных контекстах, от физики элементарных частиц до космологии.
|
|
|
|
«Подробные свойства амплитуд рассеяния в последнее время активно изучались», — заявил Эспозито. «Цель этой обширной программы состоит в том, чтобы классифицировать возможные закономерности поведения амплитуд рассеяния, чтобы сделать некоторые из наших вычислений более эффективными и, более амбициозно, построить новые основы квантовой теории поля». Диаграммы Фейнмана долгое время были незаменимым инструментом физиков элементарных частиц, однако они имеют определенные ограничения. Например, для высокоточных расчетов может потребоваться ввод в компьютер десятков тысяч диаграмм Фейнмана для описания взаимодействия частиц. Получив лучшее представление об амплитудах рассеяния, исследователи смогут легче определять поведение частиц, а не полагаться на нисходящий подход диаграмм Фейнмана, что повысит эффективность вычислений.
|
|
|
|
«Настоящая работа раскрывает поворот в истории, показывая, что физика конденсированных сред демонстрирует гораздо более богатую феноменологию амплитуд рассеяния, чем то, что ранее наблюдалось в фундаментальной релятивистской физике», — добавил Эспозито. «Открытие масштабирования дробной мощности побуждает к дальнейшей работе над амплитудами рассеяния коллективных колебаний материи, сосредоточивая внимание на твердых телах».
|
|
|
|
Источник
|
