Вселенский ритм: от сугробов до квантового газа ⚡ экспресс
Флуктуации растущих поверхностей в классических системах демонстрируют универсальное масштабирование (скейлинг) Фэмили-Вичека. Недавние теоретические исследования показали, что это явление присутствует и в квантовых многочастичных системах. Экспериментально универсальный скейлинг Фэмили-Вичека наблюдался в одномерном бозе-газе в оптической решётке. Мониторинг флуктуаций числа частиц в половине системы (аналог шероховатости поверхности) позволил извлечь все скейлинговые показатели. Установлено, что полный процесс релаксации — от роста квантовых флуктуаций до их насыщения — описывается единой универсальной скейлинговой функцией. Результаты демонстрируют, что универсальные законы классического роста поверхностей распространяются на квантовые системы, формируя единую основу для неравновесной универсальности.
Снежный сугроб растёт по строгим правилам: падающие снежинки образуют неровности, те притягивают ещё больше снега, и бугры усиливаются. Эта же математика описывает рост городов, узоры на коре, рябь на воде и скопления космической пыли. Такое единообразие физики называют универсальностью.
Учёные создали «квантовый сугроб» — облако холодных атомов в ловушке из лазерных лучей. С помощью метода, похожего на фотометрию (измерение яркости, чтобы подсчитать частицы), они следили, как растут неровности на этом сугробе. Оказалось, нарастание беспорядка, или энтропия, и момент насыщения в точности повторяют классический сценарий.
Граница между квантовым и привычным миром стирается: даже атомы «лепят» формы, знакомые нам по снежным дворам. Удивительно, что эту универсальную шкалу впервые заметили не в природе, а в компьютерной модели падающих пикселей в 1980-х. Идеи Шатьендраната Бозе и Альберта Эйнштейна о необычных состояниях вещества, а также работы Людвига Больцмана о рождении порядка из хаоса находят здесь прямое продолжение.
🎯 Шкала Фэмили-Вичека была впервые замечена в компьютерных симуляциях случайного осаждения частиц в 1980-х годах.