Физики из австрийского института экспериментально доказали существование определенного вида квазичастиц, ангулонов, с помощью которых можно существенно упростить описания сложных квантовых систем.

Долгое время для ответа на вопрос о вращении молекул в растворе наука использовала сложные компьютерные симуляции, отнимающие много времени. Михаил Лемешко из Института науки и техники Австрии доказал, что ангулоны — определенный вид квазичастиц, предложенный им два года назад — действительно формируются, когда молекула погружается в сверхтекучий гелий. Это позволяет быстро и просто описать вращение молекул в растворе.

Концепция квазичастиц используется в физике, чтобы упростить описание сложных квантовых систем. Например, для описания пузырьков, поднимающихся вверх в воде, пришлось бы решать огромное число уравнений, описывающих положение и движение каждой молекулы воды. Вместо этого можно представить сами пузырьки как отдельную квазичастицу, и это существенно облегчает вычисления.

Вместо того чтобы рассматривать вращающуюся молекулу и все атомы вокруг нее отдельно, австрийские исследователи взглянули на проблему с другой перспективы. Ангулоны были два года назад теоретически предсказаны Лемешко и Рихардом Шмидтом. Статья, опубликованная в журнале Physical Review Letters, основана на экспериментальных данных, собранных в различных лабораториях за последние 20 лет. У всех экспериментов есть нечто общее: наблюдение за вращением молекул разного типа в сверхтекучем гелии. И как показал Лемешко, вне зависимости от типа изучаемой молекулы, результат теории ангулона всегда совпадает с измерениями. Это свидетельствует о том, что эти квазичастицы действительно образуются внутри капель гелия.

«В нашем первом исследовании мы предложили ангулоны в качестве возможного описания вращения молекул в растворе. Теперь у нас появились серьезные доказательства существования ангулонов», — говорит Лемешко. Это упрощает существующие теории о множестве частиц и может привести к новым открытиям в молекулярной физике, теоретической химии и биологии, пишет Phys.org.

Еще одно достижение в области квантовой физики стало возможно благодаря работе ученых из Института науки и техники Австрии. В феврале они сообщили об экспериментальном наблюдении за фазовым переходом первого порядка в диссипативной квантовой системе, первым в своем роде.