Sebuah Teori Baru untuk Sistem yang Menentang Hukum Ketiga Newton
Science

Sebuah Teori Baru untuk Sistem yang Menentang Hukum Ketiga Newton

Kawanan burung juga dapat dilihat sebagai pelanggaran simetri: Alih-alih terbang ke arah yang acak, mereka sejajar seperti putaran dalam magnet. Tetapi ada perbedaan penting: Transisi fase feromagnetik mudah dijelaskan menggunakan mekanika statistik karena merupakan sistem dalam kesetimbangan.

Tetapi burung—dan sel, bakteri, dan mobil dalam lalu lintas—menambahkan energi baru ke dalam sistem. “Karena mereka memiliki sumber energi internal, mereka berperilaku berbeda,” kata Reichhardt. “Dan karena mereka tidak menghemat energi, itu muncul entah dari mana, sejauh menyangkut sistem.”

Melampaui Kuantum

Hanai dan Littlewood memulai penyelidikan mereka ke dalam transisi fase BEC dengan memikirkan transisi fase yang biasa dan terkenal. Pertimbangkan air: Meskipun air cair dan uap terlihat berbeda, kata Littlewood, pada dasarnya tidak ada perbedaan simetri di antara keduanya. Secara matematis, pada titik transisi, kedua keadaan tidak dapat dibedakan. Dalam sistem kesetimbangan, titik tersebut disebut titik kritis.

Fenomena kritis muncul di mana-mana—dalam kosmologi, fisika energi tinggi, bahkan sistem biologis. Tetapi dalam semua contoh ini, para peneliti tidak dapat menemukan model yang baik untuk kondensat yang terbentuk ketika sistem mekanika kuantum digabungkan ke lingkungan, mengalami redaman dan pemompaan yang konstan.

Hanai dan Littlewood menduga bahwa titik kritis dan titik luar biasa harus memiliki beberapa sifat penting, bahkan jika mereka jelas muncul dari mekanisme yang berbeda. “Titik kritis adalah semacam abstraksi matematis yang menarik,” kata Littlewood, “di mana Anda tidak dapat membedakan antara dua fase ini. Hal yang persis sama terjadi dalam sistem polariton ini.”

Mereka juga tahu bahwa di bawah kap matematika, laser—secara teknis merupakan keadaan materi—dan polariton-eksiton BEC memiliki persamaan dasar yang sama. Dalam sebuah makalah yang diterbitkan pada 2019, para peneliti menghubungkan titik-titik, mengusulkan mekanisme universal baru dan yang terpenting, di mana titik-titik luar biasa memunculkan transisi fase dalam sistem dinamis kuantum.

“Kami percaya itu adalah penjelasan pertama untuk transisi itu,” kata Hanai.

Vitelli dan Michel Fruchart, juga dari University of Chicago, bergabung dengan Littlewood dan Hanai dalam memperluas kerja kuantum mereka ke semua sistem nonreciprocal, menggunakan kerangka matematis teori bifurkasi dan melonggarkan asumsi biasa tentang lanskap energi.Foto: Kristen Norman/Getty Images

Pada waktu yang hampir bersamaan, kata Hanai, mereka menyadari bahwa meskipun mereka mempelajari keadaan materi kuantum, persamaan mereka tidak bergantung pada mekanika kuantum. Apakah fenomena yang mereka pelajari berlaku untuk fenomena yang lebih besar dan lebih umum? “Kami mulai curiga bahwa ide ini [connecting a phase transition to an exceptional point] dapat diterapkan pada sistem klasik juga.”

Tapi untuk mengejar ide itu, mereka butuh bantuan. Mereka mendekati Vitelli dan Michel Fruchart, seorang peneliti postdoctoral di lab Vitelli, yang mempelajari simetri yang tidak biasa di alam klasik. Pekerjaan mereka meluas ke metamaterial, yang kaya akan interaksi nonreciprocal; mereka mungkin, misalnya, menunjukkan reaksi yang berbeda saat ditekan di satu sisi atau yang lain dan juga dapat menampilkan poin yang luar biasa.

Vitelli dan Fruchart langsung tertarik. Apakah ada prinsip universal yang dimainkan dalam kondensat polariton, beberapa hukum dasar tentang sistem di mana energi tidak kekal?

Masuk Sinkron

Sekarang kuartet, para peneliti mulai mencari prinsip-prinsip umum yang mendasari hubungan antara nonreciprocity dan transisi fase. Bagi Vitelli, itu berarti berpikir dengan tangannya. Dia memiliki kebiasaan membangun sistem mekanik fisik untuk menggambarkan fenomena abstrak yang sulit. Di masa lalu, misalnya, dia menggunakan Lego untuk membangun kisi-kisi yang menjadi bahan topologi yang bergerak secara berbeda di bagian tepi daripada di bagian dalam.

“Meskipun yang kita bicarakan adalah teori, Anda bisa mendemonstrasikannya dengan mainan,” katanya.

Posted By : totobet