はじめに
物が崩壊するのは物理学でも日常の経験でも真実です。氷が溶ける。建物が崩れる。どのような物体でも、十分に長く待つと、それ自体とその周囲の物体が認識できないほど混ざってしまいます。
しかし 2005 年以降、一連の画期的な進歩により、この死の行進はオプションであるかのように見えました。適切な量子環境では、電子や原子の配置は永遠にそのままの状態に保たれます。たとえ不均一な配置であっても活動が活発に行われます。この発見は、量子現象は壊れやすいものであり、極低温でのみ観測できるという従来の通念を覆すものであった。また、熱やエントロピーなどの現象を膨大な粒子の群れの相互作用の必然的な結果として説明する物理学の由緒ある分野である熱力学の基礎にも穴を開けました。
この結果は、当時大学院生で現在はハーバード大学教授を務めるノーマン・ヤオのような物理学者にとって衝撃的なものだった。 「なんて地獄だ」と彼は思ったことを思い出し、地獄よりも強い言葉を使った。 「相互作用する多粒子系でこれが当てはまる場合、統計力学は失敗します。熱力学は失敗します。」
根本的な新しい量子安定性の概念が広がりました。これは理論家に、エネルギーを吸収することなく繰り返し動作を無限に維持するシステムであるタイムクリスタルなど、量子物質の新しい段階の動物園を思い起こさせるきっかけを与えました。そして、量子コンピューターを構築するために量子ビットの危険性と戦っている量子エンジニアは、自分たちの闘いが勝利できるものであるというこの兆候に勇気づけられました。
「量子コンピューターでは、初期状態の記憶が必要です。そうでないと何もできません」とヤオ氏は言います。
証拠の蓄積は 2014 年にピークに達し、量子パターンが実際に永遠に続く可能性があることが厳密に数学的に証明されました。
しかし近年、永遠に安定した量子構造という約束自体が揺らぎ始めている。画期的な実験で判明したように、このようなパターンは実際に何世紀にもわたって続く可能性があります。しかし、多くの物理学者が信じているように、それらの永劫が本当に永遠に続くことができるのかどうかについては、議論が激しくなっている。量子運命の基本的な性質を分析する過程で、関与した物理学者は、粒子の大群の安定性を脅かす、これまで知られていなかった量子現象を発見しました。
スタンフォード大学の物理学者、ベディカ・ケマニ氏は「あなたは（この考えを）よく理解していると思っていたが、今は理解できていない」と語った。 「それは楽しいですね。また謎を解く必要があります。」
永遠の味わい
量子永遠についての初期の示唆は、後にその分野で伝説となる物理学者であるフィル・アンダーソンによって取り上げられました。 1950 年代、アンダーソンはベル研究所で、当時最先端の物理学、つまり半導体内部の電子の挙動を研究していました。いくつかの不可解な実験結果を理解しようと努めているうちに、彼はより抽象的な問題について考えていることに気づきました。
アンダーソン氏は、単一の量子粒子をその場に閉じ込めることは可能だろうかと疑問に思いました。
ビリヤードのボールなどの古典的な物体をトラップするのは簡単です。ビリヤード台のレールのように、バリアで囲ってください。しかし、量子粒子は障壁を「トンネリング」することにより、障壁を完全に無視して移動することができます。問題は、遠くまで旅行できないことです。粒子がさらに遠くへ行こうとするほど、トンネリングは困難になります、つまり、指数関数的に可能性が低くなります。アンダーソンは、どのような環境に量子脱出アーティストがいる可能性があるのか疑問に思いました。
その秘密は、山と谷が点在する「無秩序な」量子風景の中に粒子を貼り付けることだと彼は発見した。各位置はランダムな高さを持ち、ランダムなエネルギーを表します。実際のマテリアルでは、この障害は、原子の欠落や異なる元素の原子などの不純物に起因する可能性があります。
アンダーソン氏は、十分な無秩序があれば、粒子が遠くまでトンネルすることは決してないと結論付けました。トンネルするために、粒子は、最初の場所と同じようなエネルギーを持つ（または同じような高度にある）場所を見つける必要があります。そして、より多くの無秩序がそのような場所を希少にします。風景をさらに詳しく見ることで、粒子は適切なクリップで候補地を偵察できる可能性があります。 2D 平面や 3D レンガなどの「より高い」次元では、この速度は非常に高速になる可能性があります。この場合、パーティクルにはより多くのオプションが利用可能です。しかし、これらの場所に到達するのは指数関数的に困難になり、常にさらに加速するため、トンネル建設はありそうもない提案になります。
メリル・シャーマン/クアンタ・ マガジン
アンダーソン氏は 1958 年の論文で、トンネリングだけでは十分ではないと主張しました。あらゆる次元の無秩序な風景は、粒子を「局所化」します。この研究は基本的に何年も読まれないままでしたが、最終的には 1977 年のノーベル物理学賞の分け前を確保するのに役立ちました。
アンダーソンの思索は半導体内の電子に触発されていましたが、彼の枠組みは彼がより抽象的に考えていたことを明らかにしています。彼を動機付けた異常は、熱化として知られるプロセスに対する電子間の不思議な抵抗でした。彼は、システムがいつ熱化するのか、あるいは熱化しないのかをより深く理解しようと努めました。彼はこの現象を研究した最初の物理学者ではありませんでしたが、彼の研究の中で提起した疑問は、後の世代の物理学者の想像力を捕らえることになりました。
「時代を 50 年先取りしていました」とプリンストン大学の物理学者、デビッド ヒューズは言いました。
日常用語で言えば、熱化はシステムが混乱する自然な傾向です。新しいトランプのデッキはすぐに元の順序を失います。砂の城は濡れた砂の塊になってしまいます。熱力学では、この傾向は統計の直接的な結果です。注文する方法はほんのわずかで、混同する方法は膨大にあるため、最初に注文したシステムは最終的に混同される可能性が非常に高くなります。
サーマライゼーションの重要な特徴は、初期パターンが混合によって消去されることです。たとえば、最初のホットスポットやエネルギーの集中は、それ以上の拡散が不可能になるまで広がります。この時点で、システムは安定し、目立った変化が止まります。物理学者が熱平衡と呼ぶシナリオです。
振り返ってみると、物理学者は、アンダーソンの研究には熱化に対する反乱の芽が含まれていたと見ています。彼は、無秩序な風景が 1 つの粒子を捕捉する可能性があることを示しました。重要な疑問は、多くの粒子を局在化できるかどうかということです。粒子が所定の位置に留まった場合、エネルギーは拡散せず、システムが熱化することはありません。熱化の反対として、局在化はまったく新しいタイプの安定性を表し、エネルギーの量子パターンが永久に持続する予期せぬ方法です。
メリーランド大学の物理学者、マイサム・バルケシュリ氏は、「熱化が閉鎖系で起こる普遍的な現象なのか、それとも完全に崩壊する可能性があるのかを知ることは、物理学における最も基本的な問題の 1 つです。」と述べています。
しかし、その質問に答えるには、アンダーソンのノーベル賞受賞作がウォーミングアップのように見える問題を解決する必要がある。基本的な問題は、粒子のグループが非常に複雑な方法で相互に影響を与える可能性があるということです。これらの相互作用の説明は非常に複雑であることが判明したため、アンダーソンの 1958 年の論文から、物理学者が多体局在と呼ぶ多粒子系における局在を理解するための最初の本格的な試みまでに 50 年近くが経過しました。
半世紀後に出てくる信じられない答えは、熱化は必ずしも避けられないというものでした。熱化に反して、多体の位置特定は可能であるように見えました。
「これは熱力学の法則を破るものです」とベルギーのルーヴェン大学の物理学者ヴォイチェフ・デ・ロック氏は言う。 「つまり、混乱が常に勝つとは限らないということです。」
多体ローカリゼーションの台頭
アンダーソンの研究の大ヒット続編は 2005 年に発表され、プリンストン大学とコロンビア大学に所属する物理学者のデニス・バスコ、イゴール・アレイナー、ボリス・アルトシューラーが、この分野の研究者にとって彼らのイニシャルがすぐにわかる画期的な論文を発表しました。その中で、BAA は、金属内の原子不純物が電子を局在化させ、電子を原子の近くにトラップし、導電性材料を絶縁体に変えることができるかどうかを研究しました。
173 の番号付き方程式と 24 の図 (付録を除く) からなる 88 ページの緻密な数学の中で、BAA は、アンダーソンが 1 つの粒子を停止できることを示したのと同じように、乱雑な物質が実際に軌道上の電子のグループを停止できることを示しました。彼らの研究は、多体位置特定 (MBL) の研究を効果的に開始しました。
「本当に力作でした」とケマニは語った。 「彼らはMBLがあらゆる次元で安定していることを示しました。」作品も難解でした。研究者たちはそれを信じていましたが、それに基づいて構築できるほど十分には理解していませんでした。 「彼ら以外に実際に BAA 計算を実行できる人は誰もいませんでした」とラトガース大学の物性物理学者ジェド・ピクスリー氏は言います。
しかし、BAAの発見はプリンストンのキャンパス中に波紋を広げた。バスコさんは友人のヴァディム・オガネシアンさんにそう話し、オガネシアンさんは顧問のデビッド・ヒューズさんとこの件について話し合った。 2 人はすでに、熱化というより抽象的なコンテキストで BAA のアイデアをより直接的にテストできるコンピューター シミュレーションを実行していました。
ヒューズ氏とオーガネシアン氏はシミュレーションで、上または下を向き、隣接する粒子を反転できる量子粒子の連鎖を設定した。局在化レシピに従って、さらに多くの無秩序を追加すると、粒子の連鎖が熱化シナリオ (たとえば、急速に反転する粒子がそのエネルギーを拡散し、隣接する粒子を反転し始める) から、ほぼ局在化するシナリオ (粒子がそのエネルギーを保持する) に切り替わる兆候が見られました。特定の無秩序レベルでの熱化から局在化への移行は、特定の温度で発生する、液体と氷の間など、物質の相間の移行に似ています。
メリル・シャーマン/クアンタ・ マガジン
MBL はある種のフェーズに該当するでしょうか?位相は物理学において特別な地位を占めています。特別な定義もあります。重要なことは、物質の相は、無限に長い期間にわたって、また無限大の系において安定していなければならないことです。実際に熱化と局在化の間に移行があり、局在化が無限システムで無期限に発生する場合、おそらく 2 つのタイプの安定性はそれ自体が位相であると考えることができます。
Oganesyan と Huse は、無限に長い鎖を無限に長時間シミュレートすることができませんでした (約 12 個の粒子は実行できました)。そのため、位置特定の不完全な兆候が見られたことに驚きませんでした。しかし、チェーンが長くなるほど、ローカリゼーションへの移行はより急激になりました。 2006 年に投稿された彼らの最初の作品は、十分な無秩序を伴う無限に長いチェーンに対して、局在化フェーズが存在する可能性があるという興味深い可能性をほのめかしました。
おそらくもっと重要なことは、彼らのシミュレーションが理解しやすかったことです。 「デヴィッドは誰でも計算できるように計算しました」とピクスリーは言いました。
その後の数値研究により、起伏の多い地形がエネルギーを局在化させる可能性があるという考えが裏付けられ、物理学者はその意味を検討し始めました。エネルギーの洪水は、多くの場合熱の形で発生し、量子物質の繊細な相を消し去ります。しかし、十分にぎざぎざのピークがエネルギーの拡散を止めることができれば、量子構造は事実上どのような温度でも存続する可能性がある。 「私たちが実際に連想し、ゼロ温度でのみ理解できる現象を得ることができます」と、ボストン大学の物理学者であり、プリンストン大学の大学院生として MBL を研究したアヌシャ チャンドラン氏は述べています。
MBL から成長する 1 つの注目を集めた量子構造は、時間のパターンでした。パーティクルのチェーンの一端を一定の速度で反転すると、反転によるエネルギーをまったく吸収することなく、チェーン全体が 2 つの構成の間で反転する可能性があります。これらの「時間結晶」は物質の平衡から外れたエキゾチックな相であり、これが可能になったのは、十分に無秩序な地形が考えられる粒子の配置が熱平衡に達するのを妨げたためにのみ可能でした。
「これに類するものは存在しません」とケマニ氏は語った。彼はこの時期にプリンストン大学に入学し、後に時間結晶の理解と作成において先駆的な役割を果たすことになる。 「それは完全なパラダイムシフトです。」
2014 年に、バージニア大学の数理物理学者ジョン インブリーが、十分な無秩序さを持った無限に長い粒子の連鎖をつなぎ合わせることができれば、どのような構成も局在化されたままになることを示したとき、理論的なパズルの最後のピースがはまりました。粒子は近隣の粒子と相互作用する能力があるにもかかわらず、個々に自分のことを永遠に続けます。
このような厳密な数学的証明は、物理学ではまれですが、5 年間の努力の結果でした。ローカライゼーションが可能であることがほぼ保証され、フェーズとしての地位が確固たるものになりました。 「数学的な議論をするときは、あらゆる可能性を考慮しなければなりません」とインブリー氏は言う。 「それも美しさの一部です。」
同じ頃、冷たい原子の操作を専門とする研究室の物理学者たちは、本物の粒子がデジタル粒子とほぼ同じように動作することを確認していました。 1D ラインに配置した場合と 2D グリッドに配置した場合の両方で、光の山で区切られた適度な数の原子が氷河のようなペースで広がります。
実験的、数学的、数値的証拠が圧倒的に多いため、MBL は磁性や超伝導と並ぶ相転移の殿堂に入る運命にあるように見えました。物理学者たちは、異なる次元にある多種多様なシステムが、推定される熱力学的運命を著しく無視する可能性があると予想していました。
2022 年、アメリカ物理学会は、アルトシューラー、ヒューズ、アレイナーに名誉あるラース オンサーガー賞を授与しました。この賞は、漫画のモデルが材料が磁化される際の相転移を捉えていることを証明した数理物理学者にちなんで名付けられました。
しかし、賞品が授与される前から、無限に耐久性のある構造物という考えは崩れ始めていました。
ぐらつきの始まり
最初の揺れは、インブリーの証明から約 1 年半後に起こりました。
熱化から局在化への遷移は、物質のよく知られた相間の遷移のように進むと考えられていることを思い出してください。たとえば、金属が磁化すると、特定の特性が特定の速度で変化します。これは、綿密に計算された方程式で表されます。これらの方程式の特定の値には、x の 2 のように特定の指数があります。 2.
1 次元での真の相転移の場合、数学者はこれらの指数のうち 2 つが 2 より大きくなければならないことを証明しました。しかし、MBL シミュレーションではそれらが 1 であることが判明しました。これは大きな意見の相違です。 2015年に投稿された未発表のプレプリントの中で、オガネシアンとチャンドランはボストン大学のクリストファー・ローマンとともに、この不一致が無限鎖ではなく短鎖を研究することによる単なる些細な副作用ではないことを示した。もっと根本的な何かが間違っているように思えました。
「彼らは注意深く調査しました」とヒューズ氏は語った。 「しかし、何が問題なのかは分かりませんでした。」
その後数年間に、より大きなショックが次々に起こりました。 MBL につながる山岳地帯の風景を想像してみてください。さあ、その風景をあらゆる方向に無限に広げましょう。ランダムに十分に探索すると、ある時点で必ず平坦な場所に遭遇することになります。
フラットゾーン内の粒子は、トンネルする同様のエネルギーの状態を簡単に見つけることができるため、混合して熱化します。そのような地域ではエネルギー状態が豊富で、隣接する山中の粒子が接触して熱化する可能性が高まると、ルーヴェン大学のデ・ロック氏と当時フランスのパリ・ドーフィーヌ大学に在籍していたフランソワ・ユヴヌエール氏は主張した。したがって、フラット ゾーンは熱化エネルギー源として機能します。
しかし、そのような小さなパッチでシステム全体がダウンする可能性はあるでしょうか?このシナリオは直感的には、デンバーの温水浴槽がベイル、ブリッケンリッジ、テルライドでメルトダウンを引き起こすのと同じくらいもっともらしいと思われた。物理学者たちはそれをすぐには受け入れませんでした。デ・ロック氏とフベニアーズ氏がカンファレンスでその可能性を提起したとき、彼らの話は聴衆からの怒りの爆発を引き起こした。
「それは大きな驚きでした」とデロック氏は語った。 「最初は多くの人が私たちのことを信じませんでした。」
2016年に始まった一連の論文で、デ・ロック氏、フベニアーズ氏、および共同研究者らは、現在雪崩として知られているプロセスの主張を展開した。彼らは、温水浴槽とは異なり、熱化された粒子の一滴として始まったものは、雪だるま式に海に入る可能性があると主張しました。
「熱浴があり、それが近隣のサイトを熱浴に勧誘します」とインブリー氏は語った。 「それはますます強くなり、より多くの場所を引き込みます。それが雪崩です。」
重要な問題は、雪崩の勢いが増すのか、それとも失われるのかということだった。ステップが進むごとに、ヒートバスは実際により大きく、より優れたエネルギー貯蔵庫になるでしょう。しかし、各ステップにより、次のサイトの熱処理も難しくなります。アンダーソンの単一粒子の局在化を彷彿とさせますが、議論は 2 つの効果の間の競争に帰着しました。それは、浴の改善とそれ以上の成長の難しさです。
De Roeck と Huveneers は、雪崩は 2 次元と 3 次元で勝つだろうと主張しました。なぜなら、雪崩はエネルギー状態を信じられないほど早く蓄えるからです。その速度は、急速に成長する面積 (2D の場合) または体積 (3D の場合) に関連した速度です。ほとんどの物理学者は、これらの地形での雪崩は止めることができないため、MBL はシートやレンガのような遠い見通しになっていると受け入れるようになりました。
しかし、線を横切る雪崩はよりゆっくりとエネルギー状態を生成するため、一次元連鎖におけるMBLの可能性は生き残った。実際、ヒートバスは、成長の難易度が上昇するのとほぼ同じ速度でより強力になります。引き分けでした。雪崩は 1D で続くこともあれば、止まることもあります。
一方、他の物理学者は、MBL が 1 次元連鎖でも存在できるのではないかと懐疑的になりました。 2019年、トマシュ・プロセンを含むスロベニアのカオス専門家チームは古い数値データを再分析し、地形が山岳化するにつれて熱化は大幅に遅くなったものの、完全に止まったことはなかったという事実を強調した。MBL研究者らは、この不都合な真実を小規模シミュレーションの成果物だと考えていた。ボストン大学のアナトリ・ポルコフニコフ氏、現在ニューヨーク大学とフラットアイアン研究所のドリース・セルス氏、その他の研究者も同様の結論に達した。彼らの議論は、MBL の中心的な魅力である量子砂の城の永遠の命の約束に直接異議を唱えました。
「MBL について語る理論家のレベルでは、[熱化時間] が単に宇宙の年齢ではなく、私たちにはそれが見えないという神に正直な体制が存在します。いいえ、それは本当に無限です。」
その後、学術文献と個人的な議論の両方で、活発な議論が行われました。セルス氏とヒューズ氏はパンデミックの真っ只中、Zoomで何時間も過ごした。彼らは時々すれ違うこともありましたが、お互いがお互いの生産的な洞察を高く評価していました。この論争は隅々まで非常に専門的であり、関係する研究者ですらすべての観点を完全に説明することはできません。しかし最終的には、それらの違いは、粒子の連鎖が永遠に反転するのを観察できたら何が見えるかについて、異なる教育を受けた、つまり非常に教養のある人が推測する各陣営に帰着します。
真のMBL段階が一次元に存在するかどうかについては、双方の意見がまだ一致していないが、この衝突の具体的な結果の1つは、雪崩がMBLの発症の推定に及ぼす影響を研究者が精査するようになったということである。
懐疑的なグループは「非常に良い点もいくつかあったが、少し行き過ぎていた」とヒューズ氏は語った。 「本当にモチベーションが上がりました。」
ヒューズ氏は、ケマニ氏を含むMBL退役軍人のチームと協力して、実際に雪崩を引き起こすことなく、短い鎖に対する雪崩の影響をシミュレートする方法を考案した。 (数値的にさえ雪崩を見た人はいません。なぜなら、十分に大きな平らなスポットを得るには、数十億個の長さの粒子の連鎖が必要になる可能性があるからです。セルスの推定では、研究者は通常、約 12 の粒子の連鎖を研究します。) その後、セルスは独自の雪崩のモックアップを開発しました。
2 つのグループは 2021 年に同様の結論に達しました。MBL への移行が存在する場合、研究者が信じていたよりもはるかに山岳地帯の景観が必要だったということです。これまでMBLを引き起こすと考えられていた耐久性レベルでは、熱化は遅くなるでしょうが、止まらないでしょう。量子雪だるまに雪崩と戦うチャンスを与えるには、ヒューズたちが予想していたよりも風景が乱れていなければならないだろう。ヒューズのグループは当初、山が少なくとも 2 倍の険しさである必要があることを発見しました。セルスの研究により、その数は少なくとも 6 倍にまで増加し、山々はロッキー山脈というよりはヒマラヤ山脈に似たものになりました。 MBL はこうした極端な環境でも依然として発生する可能性がありますが、より緩やかな移行を中心に構築された理論には実際に問題がありました。
「私たちはそれをあまりにも徹底的に受け入れすぎて、その微妙な点に目を向けていませんでした」とヒューズ氏は言いました。
2021年の研究では、研究者らは1D鎖のMBL状態図を書き換えて拡張した。カンザス州のような平地では、粒子が急速に熱化します。ロッキー山脈では、研究者らはMBLの「段階」を「前熱体制」として再分類した。これは、BAA、プリンストンのシミュレーション、原子実験によって発見された一見安定した体制です。しかし現在、研究者らは、非常に長い時間（セットアップによっては文字通り数十億年）待つと、ロッキー山脈によって分離された粒子が実際には混ざり合って熱化するであろうという結論に達しました。
ロッキー山脈の向こうにはヒマラヤ山脈が広がっています。そこで何が起こるかは未解決の問題のままです。セルス氏とプロセン氏は、たとえ長い時間がかかったとしても、エネルギーは拡散し、最終的には熱化が起こると確信している。ヒューズとその仲間たちは、本物の MBL が始まると信じ続けています。
MBL を信じる主な理由は、2014 年の証拠です。真のMBLの存在を裏付けるかつては数多くの証拠の柱があったが、インブリーの証拠は最後の証拠となった。そして、この種の問題に特化した特注の数学ツールを開発してキャリアを積んだ後、彼はそれを支持します。
「数学では証明に誤りがあることは珍しいことではありません」と彼は言いました。「でも、私は自分が何をしているのか分かっているつもりです。」
しかし、物理学者はそれを理解していないため、この証明については物理学者の間で意見が分かれています。それは努力が足りないからではありません。ローマン氏はかつてイタリアで一週間かけてインブリー氏と少数の研究者に証明を教えてもらったが、彼らはその手順を詳細に追うことができなかった。ただし、物理学者は通常、数学者よりも速く、より緩やかな方法で数学を使用するため、これはまったく驚くべきことではありません。インブリー氏の議論は地形の起伏の特定のレベルに依存していないため、MBL 状態図の最近の改訂は決してそれを損なうものではありません。 MBL が本当に存在するかどうかを判断するには、研究者は腰を据えて証明の問題を見つけるか、すべての行を検証する必要があります。
ベルギー、ルーヴェン大学の Wojciech De Roeck 氏は、秩序の小さな部分が広大で無秩序な景観を不安定にする可能性があることを証明しました。
ファエゼ・コーダバンデロウ
このような取り組みが進められています。セルズ氏とその協力者らは、インブリー氏の主張と矛盾する議論を最終的にまとめているところだと述べている。一方、雪崩の脅威を発見した数学者のデ・ロック氏とフベニアーズ氏は、インブリーの証明をよりアクセスしやすい形式に書き直す取り組みに2年取り組んでいる。 De Roeck 氏は、主要な部分はすべて適切な位置に配置しており、これまでのところロジックはしっかりしているように見えると述べています。
「MBL、私はそれが存在すると信じています」とデロック氏は語った。しかし、「私たちはここで数学をやっているので、どんな小さな問題でも全体が狂ってしまう可能性があります。」
量子天使を超えて
私たちが住んでいる宇宙では、理解できないほどの年数で宇宙自体が熱化するため、永続性は常に幻想のようなものです。マンハッタンは自重で10年あたり1.6センチメートルの速度で沈下している。大陸はおよそ 2 億 5,000 万年後に融合します。また、中世のステンドグラスの窓の底が何世紀にもわたってわずかに厚くなったというのは俗説ですが、物理学者はガラスが未知の時間スケール、おそらく数十億年以上にわたって流れると信じています。
MBL が不安定であることが判明した場合、多体局所システムは少なくともこれらの例と同じくらい耐久性があるでしょう。 MBL 状態に依存する量子現象も同様です。たとえば、時間の結晶は教科書での「物質の相」としての指定を失うかもしれないが、それでも、それをシミュレートする量子コンピューター（さらに言えば、コンピューターを操作する人間）よりもはるかに長い間、時を刻み続けることができるだろう。多くの学者は、熱化を打ち破る数学的可能性を、美しく学術的な問題として深く関心を持っています。しかし、最近では、ほとんどの人がそのせいであまり眠れなくなることはありません。
「おそらく、いつも天使がピンの頭の上で踊っていたのでしょう」とチャンドランは言いました。
その代わりに、チャンドランらは、物理学者が小さな系で実際に観察する可能性のある、新たな熱化を引き起こす現象を発見するチャンスを大いに楽しんでいる。
2018年に遡ると、彼女と共同研究者のフィリップ・クロウリーは、平坦なスポットが現れるには小さすぎるにもかかわらず、小さな鎖がゆっくりと熱化するように見える理由を理解しようと試みていた。二人は、粒子のグループが時折幸運に恵まれ、新しい構成に切り替えるのに必要な量だけ、隣接するグループからエネルギーを借りていることを突き止めた。彼らはこれらの偶然の一致を「共鳴」と名付け、それらがどのようにグループからグループへと広がる傾向があり、雪崩を起こすには小さすぎるシステムでの長期にわたる熱化につながる様子を観察しました。 2020 年に、彼らは共鳴が 2015 年の指数の不一致と、数値実験で現れている怪しい特徴の多くを説明できることを示しました。この洞察は、ヒューズと会社が 2021 年に短鎖の状態図を更新するのに役立ちました。
現在、物理学者は、共鳴はロッキー山脈レベルの無秩序な中程度の鎖を不安定にし、雪崩はより高いレベルの無秩序で長い鎖を不安定化すると信じています。
チャンドランと他の人々は、シミュレーションと実験を改善し、より長くてより険しい鎖を探索しながら、ヒマラヤやその先には他に何が潜んでいるのかを考えています。
「そこでは別の物理学が起こっているようです」とヒューズ氏は言う。 「私にとってはそれが一番いいですね。私は新しいものを見つけるのが好きなんです。」
編集者注:この記事に登場する数人の研究者は、編集上独立したこの雑誌にも資金を提供しているサイモンズ財団から資金提供を受けています。サイモンズ財団の資金提供に関する決定は、当社の報道内容には影響しません。詳細についてはこちらをご覧ください こちら .
