Ултраладни атоми симулираат создавање парови честичка–античестичка

Стаклена вакуумска комора и оптичка маса во затемнета лабораторија, со низа дискретни црвени светлосни точки.
Илустрација на лабораториска поставка за симулација со ултраладни атоми.

Во теоријата на квантната електродинамика, доволно силно електрично поле може да создаде честичка и нејзината античестичка од вакуумот. Оваа појава се нарекува Швингеров ефект. Во вообичаени експериментални услови е тешко да се набљудува: создавањето бара квантно тунелирање на големо растојание, што ја намалува стапката на создавање.

Наместо директно да бараат такви парови во вакуум, истражувачите експериментално испитувале модел во квантен симулатор со студени атоми на рубидиум. Тоа е поставка во која однесувањето на атомите се користи за проучување на физиката на честички и полиња. Експериментот опфатил калибарска теорија на решетка во 1 + 1 димензија — конкретен модел со една просторна и една временска димензија.

Атомите биле заробени во еднодимензионален синџир од оптички стапици, создадени со ласерска светлина. Секоја втора стапица содржела по два атома, а стапиците меѓу нив биле празни. Оваа почетна поставка била опишана како „лажен вакуум“ — состојба што може да ослободи енергија преку создавање парови честичка–античестичка.

Со менување на позадинското поле, тимот можел да го испитува процесот во режим со висока стапка на создавање. Во моделот се менувале и масата на симулираните честички: потешките честички, како и поле што станало премногу доминантно во однос на другите интеракции, биле поврзани со помалку создадени парови. Ова се наоди за конкретната симулација, а не мерење на вистински електронско-позитронски парови.

Во границата со нулта маса, спектарот на енергијата на набљудуваните величини покажал врвови на возбудување слични на бозонските модови во Швингеровиот модел. Авторите ја гледаат работата како платформа за понатамошни квантни симулации со контролирано менување на создавањето парови и нивната динамика далеку од рамнотежа. Заклучоците остануваат врзани за конкретниот модел и протокол, а статусот на стручна рецензија не е потврден.

Научна основа и ограничувања

Експеримент со квантен симулатор со студени атоми; испитување на создавањето парови во U(1) калибарска теорија на решетка во 1 + 1 димензија.

Примерок: unknown.

  • Експериментот симулира процес со ултраладни атоми; резултатите не се директно набљудување на создавање електронско-позитронски парови во вакуум.
  • Заклучоците се однесуваат на конкретен модел: U(1) калибарска теорија на решетка во 1 + 1 димензија и протокол далеку од рамнотежа. Не е наведена големина на примерокот во достапниот извадок.
  • Статусот на стручна рецензија не е потврден

Извори