Найдены аналоги симметричных систем в квантовом мире

Согласно новому исследованию группы физиков из Австралии, Италии и Японии, принципы симметрии классической физики, которые помогают поддерживать стабильность нашей Солнечной системы, имеют интересный аналог в квантовом мире. Об этом сообщает портал Phys.org.

В повседневной жизни симметрия часто ассоциируется с красотой. Это в равной степени верно и в физике, где существует концепция сохраняемых величин (таких как сохранение энергии, означающее, что она не может быть создана или уничтожена).

Эти законы говорят нам, что природа завтра будет вести себя так же, как вчера: Земля будет продолжать вращаться вокруг Солнца в стабильном предсказуемом движении. Но в реальном мире симметрии часто несовершенны, и на них влияют внешние воздействия.

В Солнечной системе движение Земли нарушается слабой гравитацией тысяч других тел. Мотивированные такими вопросами, Колмогоров, Арнольд и Мозер показали в 1960-х годах, что определенные типы движения обладают вечной стабильностью против этих внешних сил, а это означает, что орбита Земли будет оставаться стабильной в далеком будущем. Это доказательство устойчивости является важной вехой в классической механике и пронизывает ряд концепций физики.

Теперь сотрудники из Университета Маккуори в Сиднее и Университета Бари в Токио определили аналогичное явление в динамике квантовых систем, таких как атомы и молекулы с несовершенной симметрией.

В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, команда установила правила, когда в квантовом мире можно полагаться на тот же самый вид стабильности, который впервые был определен в 1960-х годах.

По словам ведущего автора, доцента Университета Маккуори Дэниела Бургарта, «существует формальное различие между фундаментальными надежными симметриями и случайными, хрупкими. Устойчивые симметрии являются краеугольными камнями квантовой физики, на которые мы можем положиться при разработке квантовых устройств. Другие симметрии легко реализовать. Они дают квантовой системе больше свободы для непредсказуемого и обычно нежелательного поведения».