Seltsame physikalische Theorie, die nach fast 40 Jahren bewährt


Als Physiker Vitaly Efimov, dass seine Theorie schließlich bewiesen hatte hörte, lief er die jüngere Wissenschaftler, die es überprüft hatte und gab ihm ein high Five.

Efimov vorausgesagt hatte eine quantenmechanische Version der Borromäischen Ringe, ein Symbol, das zuerst in der afghanischen buddhistische Kunst aus um das zweite Jahrhundert auftauchte. Das Symbol zeigt drei Ringe miteinander verbunden; Wenn jeder Ring entfernt wurden, kämen sie alle auseinander.

Efimov theoretisiert ein Analogon zu den Ringen mit Partikeln: drei Teilchen (z.B. Atome oder Protonen oder auch Quarks) konnte zusammen in einem stabilen Zustand gebunden werden, obwohl zwei von ihnen nicht ohne die dritte binden könnte. Der Physiker schlug zuerst die Idee, basierend auf einem mathematischen Beweis im Jahr 1970. Niemand hat seither das Phänomen im Labor nachweisen – bis vor kurzem.

Ein Team von Physikern, die unter der Leitung von Randy Hulet von der Rice University in Houston schließlich erreicht das Trio von Partikeln und veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Online-Zeitschrift Science Express.

"Es war sehr spannend, weil nach 40 Jahren diese Vorhersage gibt es schließlich überprüft wurde," sagte Hulet LiveScience.

Hulet präsentiert seine Arbeit bei einem Treffen in Rom im Oktober, die Efimov teilnahm.

"Er gab mir ein high Five nach meinem Vortrag", erzählt Hulet. "Er war so begeistert und so gespannt zu sehen, diese Prognose ist wahr geworden."

Efimov hatte errechnet, dass die Dreiergruppe der gebundenen Partikel möglich war und, dass es wiederholt wurde: neue gebundenen Staaten auf höhere Energieniveaus in eine unendliche Progression erreicht werden konnte. Alle gebundenen Staaten würde bei Energieniveaus auftreten, die ein Vielfaches von 515 waren.

Um zu beweisen, dass sie wirklich die Trios, genannt Efimov Trimere geschaffen hatte, die Forscher produziert einen Satz von drei Lithium Atome miteinander verbunden, und dann reproduziert es mit einer Bindungsenergie 515 mal Ersteres. (Im Wesentlichen zeigt Bindungsenergie wie eng die Partikel festhalten eines anderen und wie viel Energie, die notwendig wäre, um sie auseinander ziehen.)

Die Forscher verwendeten eine Setup genannt eine Feshbach Resonanz, die ihnen erlaubt, die Energieniveaus der Atome zu optimieren. Sie gefunden, wenn sie ein Vielfaches von 515 schlagen, die Partikel binden würde, aber bei anderen Energien, die sie nicht, was beweist, dass die Trios wirklich Efimov Trimere waren.

"Es ist eine erstaunliche Wirkung", sagte wirklich, Hulet. "Eine Menge Leute nicht [Efimov] Anfangs geglaubt. "Es war eine sehr seltsame Vorhersage."

Die Theorie ist einzigartig, denn es eine Lösung für ein spezieller Fall gibt des sogenannten "drei-Körperproblem". Wissenschaftler haben das "zwei-Körper" Problem gelöst – das heißt, sie haben berechneten genau wie zwei Objekte basierend auf ihren Start Positionen, Massen und Geschwindigkeiten bewegen sollte. Wissenschaftler können auch dieses Szenario für viele Massen berechnet, sondern eine reine Lösung der allgemeinen Dreikörperproblem wurde schwer.

"Physiker können zwei-Körper-Probleme ganz gut und Vielteilchen-Probleme recht gut zu behandeln, aber wenn es nur wenige Objekte, wie die drei Körper in diese Efimov Trimere gibt, gibt es einfach zu viele Variablen," Hulet sagte.

Die Efimov-Berechnung nicht die Lösung für den allgemeinen Fall, sondern eher eine Lösung für einen konkreten Fall aus drei Körpern. So ist entdecken Sie ein Beispiel der drei Teilchen seine Vorhersage zu erfüllen ein wichtiger Schritt auf das Lernen mehr über paar-Physik.

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