Від кристалів до бактерій. Фізики знайшли спільний знаменник для нелінійного росту

Розуміння того, як формуються та ростуть поверхні, тривалий час залишалося одним із найскладніших викликів для фізики .  Ще у 1986 році було запропоновано рівняння Кардара-Паризі-Жана ( КПЗ), яке мало описувати ріст у найрізноманітніших системах — від кристалів до популяцій бактерій. Проте експериментально підтвердити його універсальність у двовимірному просторі вдалося лише зараз завдяки роботі вчених із Вюрцбурзького університету. Процеси росту в природі завжди є нелінійними та випадковими. Для перевірки теорії дослідники створили унікальну квантову установку, охолодивши напівпровідник з арсеніду галію до екстремальних −269,15 °C . Під впливом лазерного опромінення в матеріалі виникали поляритони — короткоживучі гібридні частинки світла й матерії. Оскільки поляритони існують лише кілька пікосекунд, вони стали ідеальним об'єктом для вивчення надшвидких процесів росту в умовах, далеких від рівноваги. Ключем до успіху став контроль над матеріалом на атомному рівні. Використовуючи метод молекулярно-променевої епітаксії, вчені сконструювали структуру, де дзеркальні шари утримували фотони всередині «квантової плівки». Точність налаштування параметрів лазера вимірювалася в мікрометрах. Результати вимірювань просторової та часової еволюції системи повністю збіглися з передбаченнями моделі КПЗ. Це відкриття підтверджує, що фундаментальні правила росту є однаковими для колосальної кількості нерівноважних систем у нашому всесвіті. Дослідження німецьких фізиків було опубліковане у співавторстві з теоретиками з Кельна, які розробили базу для цього експерименту ще у 2015 році. Якщо ви знайшли помилку в тексті, виділіть її мишкою і натисніть Ctrl + Enter