9 марта 2021

Обнаружены новые квазичастицы, которые могут не подчиняться некоторым фундаментальным законам физики

В последние годы активные квазичастицы, способные самостоятельно передвигаться и саморегулироваться, являются предметом повышенного интереса со стороны некоторых ученых. Такие системы очень часто демонстрируют весьманеобычное поведение, которое с большим трудом поддается пониманию и моделированию.

Исследователи из университета Лестера также занимаются изучением крупномасштабных моделей активных частиц и основных принципов их динамики. А делалось это для разработки сценариев эвакуации людей из мест, достаточно сильно наполненных клиентами, покупателями и т.п. И неожиданно исследователи наткнулись на "суперчастицы", находящиеся в постоянном круговом движении. Эти частицы демонстрируют столь необычное поведение, что они были выделены в отдельный класс и получили название свирлоны (swirlon), а присущая им динамика движения - свирлоника.

"Свирлон - это абсолютно новое состояние активной материи, демонстрирующее ошеломляющее поведение" - пишут исследователи, - "Вместо того, чтобы двигаться с постоянным ускорением, эти групповые квазичастицы двигаются в направлении прикладываемой силы и с постоянной скоростью, пропорциональной прикладываемой к ним силе. Такое поведение нарушает Второй закон Ньютона, который является одним из фундаментальных физических законов".

Еще более удивительные явления были замечены учеными при столкновениях квазичастиц-свирлонов, в результате которых образовывались частице большей массы. "Такие образы часто наблюдались в живой природе - в поведении роев насекомых и косяков рыбы. Все указывает на то, что эти частицы надо рассматривать как своего рода сингулярные структуры, а не отдельные фазы состояния активной материи, которые подобны фазам, к примеру, газообразной или жидкой фазе обычного вещества".

Активные квазичастицы обладают огромным потенциалом для их практического применения в областях искусственного интеллекта, робототехники, обработки наборов "Больших Данных" и т.п. Также одним из возможных вариантов применения являются технологии самосборки, и для всего этого требуется, как минимум, возможность точного расчета и моделирования поведения подобных систем. Это, в свою очередь, станет гарантией того, что активные вещества в реальном мире будут надежно работать строго по рассчитанным ранее алгоритмам, не принося людям никаких непредсказуемых и неожиданных результатов.