Co jeśli niewidzialne siły, które utrzymują wszechświat razem, mogą być postrzegane jako fale? Ta koncepcja nie jest zwykłą spekulacją; Ostatnie postępy teoretyczne sugerują, że takie fale, które niosą pęd wirujących cząstek, mogą być rzeczywistością. Nazwane falami kątowymi, mogą one potencjalnie przekształcić nasze rozumienie interakcji cząstek tak dramatycznie, jak odkrycie fali elektromagnetycznej przekształconej komunikacji. Ta nowa Vista w fizyce może utorować drogę innowacyjnymi metodami wizualizacji i zrozumienia niewidzialnych sił od najmniejszych cząstek do największych kosmicznych struktur.

W miarę rozwoju naszego rozumienia świata fizycznego, przełomowe badanie przeprowadzone przez profesora Jing-Ling Chena, Fan Xing-Yan i Xiang-Ru Xie z Uniwersytetu Nankai otworzyło nową granicę w badaniu zjawisk falowych poprzez równania Yang-Mills. To innowacyjne badania, niedawno opublikowane w czasopiśmie, wyniki w fizyce, proponują istnienie fal kątowych, koncepcję, która mogłaby zrewolucjonizować nasze rozumienie podstawowych sił w naturze.

Teoria Yang-Mills, całka do standardowego modelu fizyki cząstek, rozszerza równania Maxwella na bardziej złożone interakcje. Obejmują one elektrowocześnie i silne interakcje, rozszerzając nasze teoretyczne ramy poza klasyczne zjawiska elektromagnetyczne opisane przez oryginalne równania Maxwella. To rozszerzenie przewiduje fale kątowe-mimarzy, potencjalnie wykrywalne poprzez zjawiska takie jak oscylacja pędu wirowania, podobne do „spin Zitterbeweguung” obserwowanego w elektronach Dirala.

„Opierając się na dziedzictwie Maxwella, nasze badanie przewiduje fale kątowe-mimentu za pomocą teorii Yang-Mills. Fale te wynikają z głębokich symetrii i interakcji, które są niezbędne do zrozumienia sił w standardowym modelu fizyki cząstek ”, wyjaśnił profesor Chen.

Wykorzystując roztwory operatora równań Yang-Mills przy słabym sprzęganiu i przybliżeniach zerowego sprzężenia, naukowcy wykazali, w jaki sposób warunki te ułatwiają pojawienie się nowych zjawisk falowych. Fale te propagują się poprzez interakcje obejmujące wir cząstek, które są zasadniczo kwantowe mechaniczne, ale obserwowalne w skali makroskopowej.

„Nasze podejście obejmowało szczegółowe ramy teoretyczne, w których rozważaliśmy stany próżniowe pola bez źródeł zewnętrznych. To uproszczenie pozwoliło nam uzyskać warunki, w których objawiają się te fale, zapewniając wgląd w ich potencjalne wykrywanie i szersze implikacje ” – powiedział profesor Chen, omawiając metody wykorzystywania istnienia tych fal.

Badanie nie tylko rozwija wiedzę teoretyczną, ale także sugeruje praktyczne eksperymenty dotyczące wykrywania fal kątowych. Proponowany eksperyment obejmuje obserwowanie wpływu oscylacji spinowych w elektronach Dirac, w których szybkie oscylacja spinu elektronów może potencjalnie emitować wykrywalne fale kątowe-mimentu.

„Odkrycie fal kątowych może pogłębić nasze spostrzeżenia w strukturze czasoprzestrzeni i podstawowych interakcji rządzących wszechświatem. Ma to również możliwość prowadzenia do postępów w technologiach wykorzystujących te interakcje ” – zauważył profesor Chen.

To pionierskie badania oznaczają znaczący kamień milowy w fizyce teoretycznej, potencjalnie prowadząc do nowych technologii i zwiększając nasze zrozumienie podstawowych sił wszechświata. Profesor Jing-Ling podkreśla szersze konsekwencje odkrywania fal kątowych, w tym ich potencjał do wpływania na przyszłe technologie i ramy teoretyczne. Jak społeczność naukowa przewiduje eksperymentalną weryfikację, emocje związane z tymi odkryciami przyczynia się do stale rozwijającej się narracji współczesnej fizyki.

Referencje dziennika

Fan, Xing-Yan, Xiang-Ru Xie i Jing-Ling Chen. „Przewidywanie fal kątowych opartych na równaniach Yang-Mills”. Wyniki w fizyce 56 (2024): 107300. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rinp.2023.107300

O autorze

Jing-Ling Chen jest profesorem fizyki na Uniwersytecie Nankai. Uzyskał tytuł licencjata (1994), Master’s Degree (1997) i Doctor’s Degree (2000) na Nankai University, PR China. Był doktorem w Beijing Institute of Apply Physics (2000-2002) i pracownikiem naukowym National University of Singapore (2002-2005). Jego zainteresowaniem badawczym są fizyka kwantowa i informacje kwantowe, szczególnie w podstawowych problemach kwantowych, takich jak paradoks EPR, splątanie kwantowe, sterowanie EPR, nieLocalność Bell i kontekstualność kwantowa. Ze względu na swój wkład w fundamenty kwantowe zdobył nagrodę Paul Ehrenfest Best Paper Award dla fundamentów kwantowych (2021). Ostatnio dokonał oryginalnych badań spinu, takich jak proponowanie potencjału wektora spinowego, prezentując efekt Aharonov-Bohm typu spinu i przewidując fala wirowania kątowego.