El descubrimiento de la superconductividad y su realización experimental seguramente han sido dos de los avances más importantes en física e ingeniería del siglo pasado. Sin embargo, sus características estadísticas y dinámicas aún no se han revelado y entendido completamente. Un equipo de investigadores en elEl Centro de Física Teórica de Sistemas Complejos, dentro del Instituto de Ciencias Básicas SII, Corea del Sur, ha modelado el comportamiento energético de las redes caóticas de elementos superconductores granos, separados por uniones no superconductoras, y descubrió algunas propiedades estadísticas inesperadasen escalas de tiempo largas pero aún finitas. Sus hallazgos se publican en Cartas de revisión física .
Un número de descubrimientos pioneros en mecánica estadística surgió al cuestionar la aplicabilidad de conceptos abstractos centrales a sistemas físicos y dispositivos experimentales. Un ejemplo notable es la hipótesis ergódica, que supone que con el tiempo un sistema visita casi todos los microestados disponibles del espacio de fase, y que el promedio de tiempo infinito de cualquier cantidad medible del sistema coincide con su promedio de espacio de fase. En resumen, esta es la razón por la cual el hielo se derrite en una olla de agua. Y lo hará más rápido, si el agua está más caliente.Los científicos han estado buscando formas de verificar la validez o el fracaso de la hipótesis ergódica basada en mediciones de tiempo finito.
Dirigidos por Sergej Flach, los investigadores del SII han desarrollado un método eficiente para extraer estimaciones precisas de las escalas de tiempo para la ergodicidad tiempo de ergodización acuñado. Este método se ha aplicado con éxito a redes clásicas de granos superconductores débilmente acoplados por uniones Josephson.
El equipo descubrió que en estas redes la escala de tiempo de la ergodización se vuelve rápidamente enorme, aunque se mantiene limitada, al aumentar la temperatura del sistema. En cambio, las escalas de tiempo necesarias para que se desarrolle la caoticidad permanecen prácticamente sin cambios con respecto a la de la ergodizaciónEsto es muy sorprendente, ya que la ergodicidad está indisolublemente unida al caos, y uno puede esperar que sus respectivas escalas de tiempo también estén estrictamente relacionadas. En términos del hielo, significa que cuanto más caliente se calienta el agua, más tiempo tarda.los cubitos de hielo se derriten. Los investigadores del SII mostraron numéricamente que las fluctuaciones de temperatura más altas obstaculizan fuertemente su propio serpenteo a través del sistema. Por lo tanto, un proceso cada vez más lento retrasa drásticamente la ergodización del sistema. El equipo ha calificado este descubrimiento: vidrio dinámico.
"Al aumentar la temperatura, nuestros estudios desentrañaron la aparición de manchas caóticas itinerantes entre regiones congeladas y aparentemente inertes. El nombre de vidrio dinámico se deriva de esta misma fragmentación, ya que la palabra dinámica indica el rápido desarrollo del caos, mientras que la palabra vidrio apuntaen fenómenos que requieren una escala de tiempo extremadamente larga, pero finita ", explica Carlo Danieli, un miembro del equipo.
"La comprensión del mecanismo y las escalas de tiempo necesarias para que se desarrolle la ergodicidad y la caoticidad es el núcleo de un gran número de avances recientes en la física de la materia condensada. Esperamos que esto allane el camino para evaluar varios problemas no resueltos en muchosLos sistemas corporales, desde la conductividad térmica anormal hasta la térmica, "entusiasma al equipo.
Los investigadores del SII esperan que el vidrio dinámico observado sea una propiedad genérica de las redes de granos superconductores mediante el acoplamiento de Josephson independientemente de su dimensionalidad espacial. Además, se conjetura que un amplio conjunto de sistemas de muchos cuerpos débilmente no integrables se convierten en vidrios dinámicosa medida que se acercan a regímenes de temperatura específicos. Una tarea igualmente encantadora y desafiante es la aspiración del equipo de demostrar la existencia de un vidrio dinámico en sistemas cuánticos de muchos cuerpos y establecer su conexión con los fenómenos de localización de muchos cuerpos.
Como dijo Flach "Esperamos que estos hallazgos abran un nuevo lugar para evaluar y comprender los fenómenos relacionados con la localización de muchos cuerpos y la cristalinidad en una gran cantidad de sistemas de muchos cuerpos débilmente no integrables"
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Básicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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