Un objetivo de la ciencia es encontrar descripciones físicas de la naturaleza mediante el estudio de cómo los componentes básicos del sistema interactúan entre sí. Para sistemas complejos de muchos cuerpos, con frecuencia se usan teorías efectivas para este fin. Permiten describir las interacciones sin tener que observar unsistema en la escala más pequeña. Los físicos de la Universidad de Heidelberg han desarrollado un nuevo método que permite identificar tales teorías experimentalmente con la ayuda de los llamados simuladores cuánticos. Los resultados del esfuerzo de investigación, dirigido por el Prof. Dr. Markus Oberthalerfísica experimental y el Prof. Dr. Jürgen Berges física teórica, fueron publicados en la revista Física de la naturaleza .
Derivar predicciones sobre fenómenos físicos a nivel de partículas individuales a partir de una descripción microscópica es prácticamente imposible para sistemas grandes. Esto se aplica no solo a los sistemas de muchos cuerpos de mecánica cuántica, sino también a la física clásica, como cuando se calienta agua en una cocinala olla debe describirse a nivel de las moléculas de agua individuales. Pero si se observa un sistema a gran escala, como las ondas de agua en una olla, las nuevas propiedades pueden volverse relevantes bajo ciertas condiciones previas. Para describir dicha física de manera eficiente, se utilizan teorías efectivas"Nuestra investigación tuvo como objetivo identificar estas teorías en experimentos con la ayuda de simuladores cuánticos", explica Torsten Zache, el autor principal de la parte teórica del estudio. Los simuladores cuánticos se utilizan para modificar sistemas de muchos cuerpos de manera más simple y calcular suspropiedades.
Los físicos de Heidelberg demostraron recientemente su método recientemente desarrollado en un experimento con átomos de rubidio ultrafríos, que se capturan en una trampa óptica y se desequilibran ". En el escenario que preparamos, los átomos se comportan como pequeños imanes cuya orientación podemos hacer.leer con precisión utilizando nuevos procesos ", según Maximilian Prüfer, el autor principal en el lado experimental del estudio. Para determinar las interacciones efectivas de estos" imanes ", el experimento debe repetirse varios miles de veces, lo que requiere una estabilidad extrema.
"Los conceptos teóricos subyacentes nos permiten interpretar los resultados experimentales de una manera completamente nueva y, por lo tanto, obtener información a través de experimentos en áreas que hasta ahora han sido inaccesibles a través de la teoría", señala el profesor Oberthaler. "A su vez, esto puede decir"sobre los nuevos tipos de enfoques teóricos para describir con éxito las leyes físicas relevantes en sistemas complejos de muchos cuerpos", afirma el profesor Berges. El enfoque utilizado por los físicos de Heidelberg es transferible a varios otros sistemas, lo que abre un territorio innovador para las simulaciones cuánticas.Jürgen Berges y Markus Oberthaler confían en que esta nueva forma de identificar teorías efectivas permitirá responder preguntas fundamentales en física.
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Materiales proporcionado por Universidad de Heidelberg . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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