Schematisk representation av ett dubbelspinndomänsystem kopplat till en enda reservoar. Här betecknar vi den första spin-domänen som innehåller N1-spinn som D1 där snurren visas som röda pilar, den andra snurrdomänen 2 med N2 snurr är märkt som D2 med snurren representerade av de blå pilarna. I båda domänerna, varje snurr kopplas ihop med den bosoniska reservoaren (vid temperatur T ) med kopplingskonstanten g. Kredit:arXiv:1612.08963 [quant-ph]
Ett team av forskare från flera institutioner i Japan har beskrivit ett fysiskt system som kan beskrivas som existerande över "absolut hett" och även under absolut noll. I deras tidning publicerad i tidningen Fysiska granskningsbrev , gruppen beskriver sina idéer om kollektiva snurr i system med dubbla domäner och de intressanta situationer som kan uppstå inom dem.
Begreppet temperatur har utvecklats under mycket lång tid, från beskrivningar av enkla förnimmelser till teoretiska tillstånd i fysiska system. I deras papper, forskarna med denna nya ansträngning beskriver sin undersökning av avslappning i dubbla kollektiva snurr i ett dubbeldomänsystem och vissa konfigurationer som kan bli resultatet under vissa extrema omständigheter. Av särskilt intresse är situationer som involverar spindomäner i antiparallella konfigurationer, som, när den är obalanserad, kan sluta slappna av mot ett negativt temperaturtillstånd. Vid första ögonkastet, en sådan händelse verkar omöjlig, eftersom det antyder att det finns en omständighet där en del material kan kylas under absolut noll, som, självklart, går emot nuvarande förståelse – men teorin tyder på att det är möjligt.
Idén om ett negativt temperaturtillstånd används av forskarna som en förklaring till en händelse i den verkliga världen - befolkningsinversion, där atomer trycks från en lägre energinivå till en högre energinivå och sedan tillåts falla tillbaka, vilket resulterar i ljusemission. Så här fungerar laserpekare. När fysiker upptäckte att en sådan egenskap var möjlig, de tog en ny titt på spinn, som ger atomer deras magnetiska egenskaper, och fann att spinnsystem kunde lockas till att bete sig på fler sätt än vad man trodde var möjligt - vissa har till och med visat sig bli inverterade, vilket skulle kunna leda till ett system som flödar naturligt uppåt i energinivåer.
I denna nya insats, forskarna rapporterar möjligheten av fickor med atomer, två i det här fallet, att ha snurr som delar en reservoar, och som har en fast temperatur. När de två fickorna har samma storlek, matematiken visade, hälften av snurren hamnar i ett högre tillstånd, och den andra hälften i lägre tillstånd. Men när fickorna är olika storlekar, snurrarna slutar att flyta mot det högre tillståndet, gör en ficka mer inverterad än den andra, leder till tanken på negativa temperaturer.
© 2018 Phys.org
