ملخصات الأبحاث

رصد تمركز من نوع ستارك في منظومة متعددة الجسيمات دون اضطرابها

.W. Morong et al

  • Published online:

يشيع حدوث الاتزان الحراري في منظومات الفيزياء الإحصائية. وفي هذه الظاهرة، تصل المنظومة الفيزيائية إلى حالة اتزان يتحدد بخصائص عامة قليلة، مثل درجة الحرارة. وحتى بين المنظومات الكمية المستقلة متعددة الجسيمات – فيما يتسم بديناميكيات قابلة للانعكاس فقط منها – عادة ما يشيع الوصول إلى الاتزان الحراري. مع ذلك، قد تسلك هذه المنظومات سلوكًا مغايرًا؛ إذ يُمكن أن تؤدي ظاهرة التمركز في هذه المنظومات متعددة الجسيمات إلى بقائها في حالة غير متزنة حراريًّا. ومع أنَّ اضطراب المنظومة لطالما عُد عنصرًا أساسيًّا لحدوث هذه الظاهرة، تشير الأبحاث النظرية التي أُجريت مؤخرًا إلى أن المنظومات الكمية متعددة الجسيمات التي يتزايد نطاقها المكاني، لكن دون اضطرابها، يُمكن أن تتكشف فيها ظاهرة التمركز تلك، حيث تنتج تمركزًا من نوع «ستارك».

وفي هذا البحث المنشور، يُنتج الباحثون تمركزًا من نوع ستارك في منظومة متعددة الجسيمات (اختصارًا Stark MBL)، في جهاز محاكاة كمية قائم على استخدام أيونات محتجزة، ويُظهرون خصائصها الأساسية، ألا وهي: توقُف حدوث الاتزان الحراري، وبطء انتشار الارتباطات. وبضبط التفاعلات بين حالات اللف المغزلي الأيونية وفق معدل التدرج الفعلي في المجال الكهربي، رصد الباحثون رصدًا مباشرًا وصولها إلى حالة اتزان على النطاق الميكروسكوبي في العديد من الحالات الأولية، وتحكم الباحثون في مواقع مفردة لقياس الارتباطات بين مناطق منفصلة من سلسلة اللف المغزلي. فضلًا عن ذلك، عبْر تصميم مجال كهربي ذي معدل تدرج متغير، استطاع الباحثون الوصول بالمنظومة إلى الخلو من أي اضطرابات، من خلال وجود مناطق ذات اتزان حراري، وأخرى دون اتزان حراري، تستمران في الوقت نفسه لوقت طويل. وتُظهِر النتائج أن ظاهرة التمركز في المنظومات متعددة الجسيمات عامة على عكس المتوقع، وهذا قد تكون له تداعيات فيما يتعلق بالمتطلبات الأساسية لتحقيق الاتزان الحراري، فضلًا عن تطبيقات محتملة في هندسةِ مواد كمية ذات حالة غير متزنة وعمر طويل.