物理学家找到在实验室环境模拟非线性量子电动力学的方法

技术研究 量科网 2022-03-08 08:28

在大荧幕上、在电子游戏中以及在我们的想象中,光剑在碰撞时会发出闪光并挡住彼此。但在我们的实际生活中,光束就像激光表演一样会相互穿过,并形成网状的图案。我们想象的那种光剑碰撞(或干涉)只会出现在小说里,或具有巨大磁场和电场的地方。

在自然界中,这种情况只会发生在中子星等大质量物体的附近。在这里,强磁场或强电场表明了其真空环境并不是真正的真空。相反,当光束在这里相交时,它们会散射成彩虹。科学家已经在现代粒子加速器中观察到了这种效应的微弱版本,但它完全不存在于我们的日常生活中,甚至也不存在于正常的实验室环境中。

美国普渡大学理学院物理学和天文学教授Yuli Lyanda-Geller与澳大利亚新南威尔士大学的Aydin Keser和Oleg Sushkov合作,利用了用于描述高能粒子的非微扰量子场论方法,并将其扩展到去分析狄拉克材料的行为。他们利用扩展方法得到的结果表明,其不仅超出了已知的高能结果,也超出了凝聚态物质和材料物理学的一般框架。

他们提出了各种应用电场和磁场的实验配置,并分析了最佳的材料,这使他们能够在非加速器环境中通过实验研究这种量子电动力学效应。他们随后还发现,他们的结果能更好地解释了一些在早期实验中观察和研究过的磁现象。

Keser、Lyanda-Geller和Sushkov发现,在一类含有铋的新型材料(铋与锑和砷化钽的固溶体)中可以产生这种效应。有了这些知识,就可以研究这种效应,这可能会导致开发出更敏感的传感器以及可以通过受控磁场进行开关的超级电容器,这种电容器可以用于能量存储。

Lyanda-Geller是介观物理与干涉现象、纳米结构中的光学现象和量子信息物理学方面的专家。他说:“最重要的是,宇宙中最深奥的量子谜团之一可以在一个小型实验室的实验中进行测试和研究。有了这些材料,我们可以研究宇宙的影响。我们可以在实验室研究中子星上发生的事情。”(编译:Qtech)