По речиси четири децении теоретски и експериментални обиди, истражувачи од Универзитетот во Вирцбург првпат покажаа дека равенката Кардар-Париси-Жанг, позната како KPZ, важи и во дводимензионален физички систем. Овој резултат е важен бидејќи KPZ-моделот опишува како растат неуредени површини и структури во услови далеку од рамнотежа.
Такви процеси се среќаваат во многу различни системи: при формирање кристали, ширење пламен, раст на бактериски колонии, па дури и во модели што се користат во современата анализа на податоци. Иако овие појави изгледаат неповрзано, физиката претпоставува дека нивниот раст може да следи исти статистички правила.
KPZ-равенката беше предложена во 1986 година, но нејзината експериментална проверка во две просторни димензии долго време остана нерешен предизвик. Причината е што растот на вакви системи е истовремено случаен, нелинеарен и брз, па мора да се следи како се менува и во просторот и во времето.
Тимот од Вирцбург го решил проблемот со прецизно изграден квантен експеримент. Истражувачите користеле полупроводник од галиев арсенид, оладен на околу -269,15 °C, кој бил постојано возбудуван со ласер. Во материјалот се создавале поларитони, краткотрајни хибридни честички составени од светлина и материја.
Поларитоните постојат само неколку пикосекунди, но токму тоа ги прави погодни за набљудување на брзи процеси надвор од рамнотежа. Со мерење на нивната распределба низ материјалот и нејзината промена со текот на времето, научниците откриле дека системот го следи предвиденото KPZ-скалирање.
Клучна улога имала и изработката на самиот примерок. Материјалот содржел огледални слоеви што ги задржуваат фотоните во централна квантна област, каде тие се поврзуваат со екситони и формираат поларитони. Дебелината на слоевите била контролирана атом по атом со молекуларна епитаксија, што овозможило доволно стабилен и прецизен систем за мерење.
Во 2022 година KPZ-универзалноста беше експериментално потврдена во еднодимензионален систем. Новата студија, објавена во списанието Science, го проширува доказот на две димензии и покажува дека оваа равенка не е само математичка идеализација, туку навистина опишува реални физички процеси.
Откритието не значи дека сите видови раст можат лесно да се предвидат во детали. Напротив, поединечните системи и понатаму можат да бидат хаотични и чувствителни на условите. Но резултатот покажува дека зад нивната сложеност може да постојат заеднички правила, што е една од главните идеи на модерната статистичка физика.
