Fisikawan telah memperkenalkan konsep tabung magnetik untuk menganalisis teori medan kuantum (QFT), yang mengungkapkan cara baru untuk memvisualisasikan interaksi dan properti dalam sistem ini. Kredit: SciTechDaily.com
Konsep sederhana peluruhan dan fisi “situs pulsa magnetik” membantu memperjelas fisika kuantum dan struktur matematika yang kompleks.
Para peneliti menggunakan tabung magnet untuk mempelajari dasar-dasar fisika kuantum, khususnya melalui lensa teori medan kuantum supersimetris. Mereka telah memberikan interpretasi baru terhadap mekanisme Higgs, yang menjelaskan bagaimana partikel memperoleh massa dan potensi peluruhan dan fisi di QFT.
Studi Perintis Fisika Kuantum
Sebuah tim peneliti internasional yang dipimpin oleh Marcus Sperling, pemimpin proyek penghargaan START di Fakultas Fisika, Universitas Wina, telah membangkitkan minat komunitas ilmiah dengan hasil perintis dalam fisika kuantum: Dalam penelitian mereka saat ini, para peneliti menafsirkan ulang Higgs mekanisme, yang memberikan massa suatu partikel dasar dan memicu transisi fase, menggunakan konsep “situs getaran magnetik”. Karyanya kini telah diterbitkan di jurnal bergengsi Surat Tinjauan Fisik.
Landasan penelitian Marcus Sperling, yang terletak di persimpangan antara fisika dan matematika, adalah Quantum Field Theory (QFT) – sebuah konsep fisika-matematika dalam fisika kuantum yang berfokus pada mendeskripsikan partikel dan interaksinya pada tingkat subatom. Sejak tahun 2018, ia telah mengembangkan apa yang disebut “magnetic quiver” bersama rekan-rekannya – sebuah alat grafis yang merangkum semua informasi yang diperlukan untuk mendefinisikan QFT, sehingga menampilkan interaksi kompleks antara bidang partikel atau besaran fisik lainnya dengan jelas dan intuitif.
Peluruhan dan fisi tabung magnet memberikan wawasan tentang dasar fisik dan matematis teori medan kuantum. QFT adalah kerangka kerja untuk menggambarkan fenomena fisik yang tak terhitung jumlahnya: dari partikel subatom hingga alam semesta. Kredit: Pedro del Real
Getaran Magnetik Metaforis
Tempat anak panah terdiri dari anak panah dan simpul runcing. Panah melambangkan medan kuantum (bidang materi), sedangkan titik melambangkan interaksi – misalnya kuat, lemah, atau elektromagnetik – antar medan. Arah panah menunjukkan bagaimana medan diberi muatan akibat interaksi, misalnya berapa banyak muatan listrik yang dibawa partikel.
Marcus Sperling menjelaskan, “Istilah 'magnetisme' juga digunakan secara metaforis di sini untuk menunjukkan sifat kuantum tak terduga yang terlihat oleh representasi ini. Mirip dengan putaran elektron, yang dapat dideteksi melalui medan magnet, magnetic quiver mengungkapkan sifat atau struktur tertentu di QFT yang mungkin tidak terlihat jelas pada pandangan pertama.”
Dengan demikian, mereka menawarkan cara praktis untuk memvisualisasikan dan menganalisis fenomena kuantum yang kompleks, memfasilitasi wawasan baru mengenai mekanisme yang mendasari dunia kuantum.
QFT supersimetris
Untuk penelitian saat ini, keadaan dasar stabil (vakua) – konfigurasi energi terendah di mana tidak ada partikel atau eksitasi – dalam berbagai “QFT supersimetris” telah dieksplorasi. QFT ini, dengan simetri ruang-waktu yang disederhanakan, berfungsi sebagai lingkungan laboratorium, karena menyerupai sistem fisik partikel subatom yang sebenarnya tetapi memiliki sifat matematika tertentu yang membuat perhitungan lebih mudah.
Pemenang penghargaan FWF START, Sperling mengatakan, “Penelitian kami berkaitan dengan dasar-dasar pemahaman kita tentang fisika. Hanya setelah kita memahami QFT di lingkungan laboratorium, kita dapat menerapkan wawasan ini ke model QFT yang lebih realistis.” Konsep tabung magnetik – salah satu topik penelitian utama proyek START Sperling di Universitas Wina – digunakan sebagai alat untuk memberikan deskripsi geometris yang tepat tentang ruang hampa kuantum baru.
Peluruhan & Fisi: Mekanisme Higgs Ditafsirkan Kembali
Dengan perhitungan berdasarkan aljabar linier, peneliti Antoine Bourget (Universitas Paris Saclay), Marcus Sperling, dan Zhenghao Zhong (Universitas Oxford) menunjukkan bahwa – analog dengan radioaktivitas dalam inti atom – tabung magnet dapat meluruh ke keadaan yang lebih stabil atau membelah menjadi dua anak perempuan. situs panah terpisah. Transformasi ini menawarkan pemahaman baru tentang mekanisme Higgs di QFT, yang dapat terurai menjadi QFT yang lebih sederhana atau fisi menjadi QFT yang terpisah dan independen.
Fisikawan Sperling menyatakan, “Mekanisme Higgs menjelaskan bagaimana partikel elementer memperoleh massanya melalui interaksi dengan medan Higgs, yang menembus seluruh alam semesta. Partikel berinteraksi dengan medan ini saat bergerak melintasi ruang angkasa – mirip dengan perenang yang bergerak di air.”
Partikel tak bermassa biasanya bergerak dengan kecepatan cahaya. Namun, ketika berinteraksi dengan medan Higgs, ia “menempel” pada medan tersebut dan menjadi lamban sehingga menyebabkan munculnya massa. Oleh karena itu, mekanisme Higgs merupakan konsep penting untuk memahami elemen dan gaya fundamental alam semesta.
Secara matematis, algoritma “peluruhan dan fisi” didasarkan pada prinsip aljabar linier dan definisi stabilitas yang jelas. Ini beroperasi secara mandiri dan tidak memerlukan masukan eksternal.
Hasil yang dicapai melalui metode yang diilhami fisika tidak hanya relevan dalam fisika tetapi juga dalam penelitian matematika: Metode ini menawarkan deskripsi mendasar dan valid secara universal tentang struktur vakum kuantum yang kompleks dan saling berhubungan, yang mewakili kemajuan signifikan dalam matematika.
Referensi: “Magnetic Quivers Decay and Fission” oleh Antoine Bourget, Marcus Sperling dan Zhenghao Zhong, 31 Mei 2024, Surat Tinjauan Fisik.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.221603
NewsRoom.id
