Du lingjie
Het beeld toont de zwaartekrachtstimulatie (schematisch diagram) gedetecteerd in het aantal haleffecten.Du Lingjie’s foto
Veel mensen begrijpen het concept van zwaartekracht door de zwaartekrachtwet van Newton.Van de legendarische appel die Newton tot de regen raakt die in de lucht vallen, de zwaartekracht is overal; van Newtoniaanse tot Einstein’s relativiteitstheorie tot snaartheorie, de verkenning van de wetenschappers van zwaartekracht en zwaartekracht voor honderden jaren is nooit gestopt.Gravity latere studies zijn een van de ultieme kwesties van de natuurkunde. veld.
Niet lang geleden werden de nieuwste onderzoeksresultaten van mijn wetenschappelijk onderzoeksteam gepubliceerd in het tijdschrift “Nature”, dat sociale aandacht wekte.Via de autonome ontworpen experimentele apparatuur hebben we eerst de “projectie” van zwaartekrachtzaden in gecondenseerd materiaal waargenomen, wat de eerste keer markeert dat het concept van zwaartekracht in de jaren 1930 de eerste keer in het echte systeem is.Op weg van zwaartekracht fysiek verkenning hebben we een belangrijke stap voorwaarts gezet.
Zwaartekracht daaropvolgend onderzoek is de sleutel om de eenheid van algemene relativiteitstheorie en kwantummechanica te realiseren
Lange tijd hebben natuurkundigen een uniforme theorie nagestreefd, in de hoop deze te gebruiken om alle fysieke fenomenen in de natuur te verklaren.Hoewel dit doel nog niet is bereikt, heeft dit streven de ontwikkeling van de fysica voortdurend gepromoot en heeft dit de wetenschappelijke en technologische vooruitgang ingrijpend, wat verschillende wetenschappelijke en technologische revolutie heeft veroorzaakt.De door Newton voorgestelde zwaartekracht verenigde bijvoorbeeld de beweging van objecten en hemelse lichamen op aarde, en bouwde Newtoniaanse mechanica, die direct de eerste industriële revolutie brachten;Tegenwoordig bezetten de theorie van relativiteitstheorie en kwantummechanica de punten in de moderne fysica, en met succes toegepast op respectievelijk de macro- en microwereld.Deze twee theorieën hebben nog geen eenheid bereikt.
Zoals de meest succesvolle theorie van de zwaartekrachttheorie op dit moment, wees de essentie van relativiteit op dat de essentie van zwaartekracht niet de aantrekkelijkheid is tussen objecten, maar een geometrisch effect van tijd- en ruimtebuigen.Deze theorie verklaart de meeste macro -fenomenen in het universum en voorspelt het bestaan van zwaartekrachtgolven.Stel je voor dat zware ballen ervoor zorgen dat strakke vellen een depressie vormen.Hier zijn de vellen vergelijkbaar met de “regels” in de natuurkunde (het concept dat wordt gebruikt om de vorm van tijd en ruimte te beschrijven), en zwaartekrachtgolven zijn een fenomeen dat de fluctuaties van tijd en ruimte ontleent.In de afgelopen jaren, met de grote wetenschappelijke apparaten zoals “China Sky Eye” (snel) en laserinterferentie Gravitational Wave Observatory (LIGO), zijn de relevante signalen van zwaartekrachtgolven vele malen waargenomen.
Quantum Mechanics heeft groot succes geboekt bij het beschrijven van de fysieke wetten van micro -werelds zoals atomen en sub -atomen.Sinds de oprichting van de kwantummechanica hebben natuurkundigen drie van de drie bekende krachtige interactiekrachten, zwakke interactiekrachten en elektromagnetische kracht -succesvol verenigd in het theoretische kader van kwantummechanica gebracht.De zwaartekracht is echter niet in dit kader opgenomen.Vergelijkbaar met de manifestatie van foton is een elektromagnetische golf in de kwantumwereld, wetenschappers speculeren dat zwaartekrachtgolven in kwantumwerelddeeltjes zwaartekrachtzaden zijn.Natuurkundigen hebben altijd geprobeerd de zwaartekracht in het systeem van kwantummechanica op te nemen door het concept van zwaartekrachtinzendingen, waardoor een volledige eenheid van vier basiskrachten wordt bereikt, dat wil zeggen de eenheid van algemene relativiteitstheorie en kwantummechanica.
Met zijn belang in de natuurkunde hebben zwaartekrachtstudies uitgebreide en sterke academische aandacht veroorzaakt.Het zwaartekrachtsubconsistentie in het universum is echter moeilijk te detecteren en het is veel moeilijker dan zwaartekrachtgolven.Sommige natuurkundigen hebben erop gewezen dat zelfs als ze de ideale detector van de aarde gebruiken, het meer dan 1 miljard jaar kan duren om een zwaartekracht van de zon te detecteren.Tot dusverre is er geen experimenteel bewijs van zwaartekracht gemeld en is het onderzoek van de zwaartekrachtfysica vooral theoretisch.
De zwaartekrachtentiteit in het condensatietoestandssysteem heeft de kenmerken van gelijkenis met het zwaartekracht kind
Vergeleken met het verre universum, zijn de meeste zichtbare stoffen in het leven gecondenseerd en omvatten meestal vaste en vloeistof.In het condensatietoestandssysteem wordt een groot aantal monomeren zoals elektronica en moleculen op elkaar geopend, wat resulteert in de kenmerken die verschillen van het monomeer.Wetenschappers hebben ontdekt dat de condensaatstaat vergelijkbare fysieke eigenschappen heeft als deeltjes in het universum.De twee gebieden van condensatie van de nationale fysica en kwantumzwaartekracht zijn begonnen elkaar te ontmoeten.
Sommige theoretische fysici hebben vermoedens verhoogd: in het aantal subhall kunnen er quasi -deeltjes zijn met zwaartekrachtkenmerken, die zich manifesteren als collectieve stimulatie met lage energie, dat wil zeggen een groot aantal elektronische collectieve energie springt onduidelijk, verschillende vormen van rimpelingen.De staat Hall is een sterk geassocieerd materiaalvorm dat het traditionele solide fysieke raamwerk overstijgt, wat het snijden van de hedendaagse gecondenseerde staatsfysica -onderzoek vertegenwoordigt.Het Quantity Hall -effect wordt alleen waargenomen onder extreme omstandigheden en de opkomst ervan opent een venster dat mensen de wereld kennen.Het aantal subhal -effecten kan in het algemeen worden opgevat als “speciale elektronica” (zoals een combinatie van één elektron en twee magnetische flux -kwantums) op het twee -dimensionale vlak langs de cirkelvormige baan.In de afgelopen jaren hebben natuurkundigen er echter op gewezen dat er een kwantumregulering voor langdurige verwaarlozing is.Dit soort baangeometrie die in de loop van de tijd verandert, kan “speciale elektronica” naar de tweede buurbaan van dezelfde cirkel duwen.Gravite -stimulus heeft niet alleen de kenmerken van gelijkenis met zwaartekrachtzonen, maar kunnen ook worden beschreven door de overeenkomstige vergelijking van de kwantumzwaartekracht.
De manier om zwaartekrachtstimulus te vinden is echter ook een uitdaging.
Uit het eerste experiment van zwaartekrachtstimulus bleek dat een nieuwe manier wordt geopend voor Quantum Gravity Physics
De detectie van zwaartekrachtstimulatie vereist het niet -elastische lichtverstrooiingsexperiment dat afhankelijk is van het tweelinglichtproces.De vereisten van dit experiment voor apparatuur zijn extreem hard en schijnbaar tegenstrijdig.Aan de ene kant moeten experimenten worden uitgevoerd bij extreem lage temperaturen (ongeveer 50 mm, min 273,1 graden Celsius) en vereisen sterke magnetische veldondersteuning (ongeveer 10 Tesla), die in het algemeen wordt bereikt door verdunningskoelkast. Experiment wordt gebruikt. De straling van het lichttransmissvenster van het licht en de koelkast is gemakkelijk om de temperatuur te verhogen tot meer dan 100 Milliligo.Bovendien is de experimentele meting ook zeer gevoelig voor de trillingen van de koelpulsbuis.Nog ingewikkelder, vanwege de extreem lage energie -stimulus (minimum kan worden bereikt 70 Gverrtz), moeten experimenten resonerende niet -elastische lichtverstrooiingsmeting bereiken in de magnetronband, wat zeer uitdagend is, zelfs bij kamertemperatuuromstandigheden.Daarom is dit experiment altijd als uiterst moeilijk te voltooien beschouwd.
Na jaren van hard werken ontwierp en monteerde de Nanjing University onafhankelijk een set extreem lage temperatuur en sterk magnetisch veldresonantie niet -elastisch gepolariseerd lichtverstrooiingssysteem op basis van verdunning en koelingstechnologie.Dit speciale apparaat kan de zwakke stimulatie van het minimum tot 10 Gverrtz vastleggen in een omgeving van min 273,1 graden Celsius en de draai ervan beoordelen.Met behulp van dit geavanceerde apparaat heeft het experimentele team onlangs met succes de zwaartekrachtstimulatie waargenomen in het Quantum Hall -effect in de kwantumkwantumval in arsenidium arsenide.Door resonerende niet -elastische lichtverstrooiing bevestigde het team het experimentele bewijs van zwaartekracht substimulus vanuit het perspectief van spin, dynamiek en energie.
Dit werk is de eerste keer dat de wetenschappelijke gemeenschap de quasi -deeltjes met zwaartekrachtkenmerken in het experiment heeft waargenomen. natuurkunde.Stel je voor dat de detector die mogelijk moet worden gebouwd om het mysterie van zwaartekrachtzaden te bestuderen, kan worden bestudeerd.
De ontdekking van zwaartekrachtstimulus biedt belangrijk experimenteel bewijs voor de kwantumgeometrische theorie van kwantumeffecten en opent een nieuwe richting van het onderzoek naar het onderzoek naar de geometrische effecten van associatie.In het verleden, wanneer mensen een kwantitatief hal effect bestudeerden, zorgden ze voornamelijk om hun topologische eigenschappen en negeerden ze het belang van kwantumgeometrie.Onderzoek naar zwaartekrachtstimulus helpt ons om de microstructuur en interactiemechanisme van stoffen dieper te begrijpen.In de toekomst kunnen nieuwe elektronische apparaten en nieuwe materialen profiteren van dit in -diepgaand begrip van het micro -gestructureerde materiaal.Bovendien helpt het onderzoek van zwaartekrachtstimulus om het fysieke mechanisme van topologische kwantum computing te onthullen, de ontwikkeling van gerelateerde toepassingen te bevorderen en de snelheid van informatieverwerking, netwerkcommunicatie, grote gegevens, kunstmatige intelligentie en andere velden te verbeteren, zullen nieuwe ontwikkelingskennij inluiden .
Het belang van het weergeven van basisfysica zoals de sciencefiction “Three Body”: wanneer een beschaving meer fysieke fysieke wetten beheerst, kan het het wetenschappelijke en technologische niveau van andere beschavingen ontwikkelen.De verkenning en onderzoek naar zwaartekrachtzaden is een belangrijk onderdeel van de basisfysica.Momenteel heeft het experiment van zwaartekrachtstimulatie aangetoond dat de aandacht van wetenschappelijke werknemers wereldwijd is aangetrokken.Veel theoretische natuurkundigen hebben geïnvesteerd in de studie van de kwantumgravenfysica die het universum condenseert en interessante en fantasierijke onderzoeksplannen naar voren heeft gebracht.Dit geeft ons een grote inspiratie voor werknemers van experimentele fysica.
(De auteur is professor aan de School of Physics, Nanjing University)
Glee Design: Shen Yiling
Aanbevolen lezen
“Het lezen van kwantummechanica vanuit het niets”: Dai Jin bewerkt; gepubliceerd door Peking University Press.
“The Road to Real”: Roger Paulus, vertaald door Wang Wenhao; gepubliceerd door Hunan Science and Technology Publishing House.
“Eerste drie minuten: modern perspectief van de oorsprong van het universum”: Steven Winberg, vertaald door Wang Li; gepubliceerd door Chongqing University Press.
“People’s Daily” (20e editie, 21 mei 2024)
Rapport/feedback