Connect with us

Ilmu

Hasilnya bisa “merevolusi” pemahaman kita tentang jarak

Published

on

Para peneliti menemukan bahwa kerangka teoretis baru untuk menyatukan fisika hierarkis dan non-hierarkis dihasilkan melalui dualitas ruang non-hierarkis dan ruang lengkung.

Teka-teki fisika dipecahkan melalui dualitas baru.

Menurut pemikiran tradisional, perlu untuk mengubah bentuk bidang datar dengan menekuk atau memanjangkannya untuk menciptakan ruang melengkung. Sekelompok ulama memiliki Universitas Purdue Dia mengembangkan metode baru untuk menciptakan ruang melengkung yang juga memberikan jawaban atas teka-teki fisika. Tim mengembangkan metode menggunakan non-pertapaan, yang terjadi di semua sistem yang digabungkan ke lingkungan, untuk membangun permukaan hiperbolik dan sejumlah ruang melengkung khas lainnya tanpa menyebabkan distorsi fisik apa pun pada sistem fisik.

“Pekerjaan kami dapat merevolusi pemahaman masyarakat umum tentang kelengkungan dan jarak,” kata Qi Zhou, profesor fisika dan astronomi.

“Ini juga menjawab pertanyaan lama dalam mekanika kuantum non-Hermitian dengan menghubungkan fisika non-Hermitian dan jarak lengkung. Kedua topik ini harus benar-benar terpisah. Perilaku yang tidak biasa dari sistem non-Hermitian, yang telah membingungkan fisikawan selama beberapa dekade, tidak lagi menjadi misteri jika kita menyadari bahwa ruang itu melengkung. Dengan kata lain, ruang tidak lurus dan ruang melengkung adalah dua kali lipat satu sama lain, menjadi dua sisi dari mata uang yang sama.”

Setengah bidang Poincaré dapat dilihat di latar belakang, menunjukkan permukaan melengkung. Geodesi putih dari permukaan melengkung muncul sebagai analog dari garis lurus pada bidang datar. Bola putih yang bergerak ke arah yang benar menunjukkan asal geometris dari efek kulit yang tidak biasa dalam fisika non-hierarkis. Kredit: Chenwei Lv dan Ren Zhang.

Hasil tim dipublikasikan di jurnal

One must first comprehend the distinction between Hermitian and non-Hermitian systems in physics in order to comprehend how this discovery works. Zhou explains it using the example of a quantum particle that can “hop” between several locations on a lattice.

If the probability for a quantum particle to hop in the right direction is the same as the probability to hop in the left direction, then the Hamiltonian is Hermitian. If these two probabilities are different, the Hamiltonian is non-Hermitian. This is the reason that Chenwei and Ren Zhang have used arrows with different sizes and thicknesses to denote the hopping probabilities in opposite directions in their plot.

“Typical textbooks of quantum mechanics mainly focus on systems governed by Hamiltonians that are Hermitian,” says Lv.

“A quantum particle moving in a lattice needs to have an equal probability to tunnel along the left and right directions. Whereas Hermitian Hamiltonians are well-established frameworks for studying isolated systems, the couplings with the environment inevitably lead to dissipations in open systems, which may give rise to Hamiltonians that are no longer Hermitian. For instance, the tunneling amplitudes in a lattice are no longer equal in opposite directions, a phenomenon called nonreciprocal tunneling. In such non-Hermitian systems, familiar textbook results no longer apply and some may even look completely opposite to that of Hermitian systems. For instance, eigenstates of non-Hermitian systems are no longer orthogonal, in sharp contrast to what we learned in the first class of an undergraduate quantum mechanics course. These extraordinary behaviors of non-Hermitian systems have been intriguing physicists for decades, but many outstanding questions remain open.”

He further explains that their work provides an unprecedented explanation of fundamental non-Hermitian quantum phenomena. They found that a non-Hermitian Hamiltonian has curved the space where a quantum particle resides. For instance, a quantum particle in a lattice with nonreciprocal tunneling is in fact moving on a curved surface. The ratio of the tunneling amplitudes along one direction to that in the opposite direction controls how large the surface is curved.

In such curved spaces, all the strange non-Hermitian phenomena, some of which may even appear unphysical, immediately become natural. It is the finite curvature that requires orthonormal conditions distinct from their counterparts in flat spaces. As such, eigenstates would not appear orthogonal if we used the theoretical formula derived for flat spaces. It is also the finite curvature that gives rise to the extraordinary non-Hermitian skin effect that all eigenstates concentrate near one edge of the system.

“This research is of fundamental importance and its implications are two-fold,” says Zhang. “On the one hand, it establishes non-Hermiticity as a unique tool to simulate intriguing quantum systems in curved spaces,” he explains. “Most quantum systems available in laboratories are flat and it often requires significant efforts to access quantum systems in curved spaces. Our results show that non-Hermiticity offers experimentalists an extra knob to access and manipulate curved spaces.

An example is that a hyperbolic surface could be created and further be threaded by a magnetic field. This could allow experimentalists to explore the responses of quantum Hall states to finite curvatures, an outstanding question in condensed matter physics. On the other hand, the duality allows experimentalists to use curved spaces to explore non-Hermitian physics. For instance, our results provide experimentalists a new approach to access exceptional points using curved spaces and improve the precision of quantum sensors without resorting to dissipations.”

Now that the team has published their findings, they anticipate it spinning off into multiple directions for further study. Physicists studying curved spaces could implement their apparatuses to address challenging questions in non-Hermitian physics.

Also, physicists working on non-Hermitian systems could tailor dissipations to access non-trivial curved spaces that cannot be easily obtained by conventional means. The Zhou research group will continue to theoretically explore more connections between non-Hermitian physics and curved spaces. They also hope to help bridge the gap between these two physics subjects and bring these two different communities together with future research.

According to the team, Purdue University is uniquely qualified to foster this type of quantum research. Purdue has been growing strong in quantum information science at a fast pace over the past few years. The Purdue Quantum Science and Engineering Institute paired with the Department of Physics and Astronomy, allows the team to collaborate with many colleagues with diverse expertise and foster interdepartmental and collegiate growth on a variety of platforms that exhibit dissipations and nonreciprocal tunneling.

Reference: “Curving the space by non-Hermiticity” by Chenwei Lv, Ren Zhang, Zhengzheng Zhai, and Qi Zhou, 21 April 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-29774-8

READ  Mempelajari Kematian Selama 50 Tahun, Ilmuwan Barat Ini Bersumpah untuk Menemukan Akhirat
Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.

Ilmu

Studi Menemukan Homo Sapiens Hidup di Gurun Kalahari 20.000 Tahun Lalu

Published

on

KOMPAS.com – Sebuah penelitian mengungkapkan, bahwa Homo sapiens telah hidup dan bertahan di Gurun Kalahari lebih dari 20.000 tahun yang lalu.

Hal ini tentu menjadi temuan yang menarik, karena anggapan umum pandangan Kalahari adalah lingkungan yang keras dan tidak cocok untuk kelangsungan hidup manusia purba. Namun pada kenyataannya, mereka tinggal di sana dan berkembang.

Ternyata berdasarkan penelitian, para ahli mengatakan bahwa lingkungan Gurun Kalahari tidak seperti sekarang.

“Penelitian kami menunjukkan bahwa selama beberapa periode di masa lalu gurun itu subur dan jauh lebih basah daripada sekarang,” kata Dr. Jayne Wilkins, arkeolog di Griffith University.

Baca juga: Fosil Tengkorak Manusia Berusia 3,4 Juta Tahun Ditemukan di Gua Afrika Selatan

Meski begitu, penelitian yang dilakukan sejak 2015 juga menemukan bahwa 20.000 tahun lalu, Kalahari juga mengalami kondisi kering.

Ini pada akhirnya dapat memberikan wawasan tentang bagaimana perubahan iklim berdampak pada evolusi manusia.

Dikutip dari fisik, Jumat (19/8/2022) dalam penelitian ini peneliti melakukan eksplorasi di situs utama di Bukit Ga-Mohana di Kalahari selatan di Afrika Selatan. Situs ini memiliki makna spiritual bagi masyarakat setempat.

Peneliti kemudian bekerja sama dengan tim dari University of Cape Town yang mempelajari endapan tufa, yakni mata air, air terjun, atau kolam yang telah berubah menjadi batu.

“Air mengendap dan meninggalkan kalsium karbonat yang dapat dibor oleh tim untuk menentukan usianya. Penanggalan ini memberi tahu kita kapan wilayah itu lebih basah di masa lalu,” jelas Wilkins.

Wilkins, yang juga memimpin penyelidikan arkeologi di Bukit Ga-Mohana, menemukan beberapa bukti paling awal tentang perilaku teknologi inovatif.

READ  Astronom Temukan Planet Baru di Zona Bintang Katai Merah, Layak Huni?
Continue Reading

Ilmu

Berapa banyak zaman es yang dimiliki Bumi, dan dapatkah manusia bertahan hidup di dalamnya

Published

on

Berapa banyak zaman es yang pernah ada di Bumi, dan dapatkah manusia bertahan hidup di dalamnya? – Mason C., usia 8, Hobbs, New Mexico

Pertama, apa itu? zaman Es? Zaman es adalah ketika Bumi telah dingin untuk jangka waktu yang lama – jutaan hingga puluhan juta tahun – yang menyebabkan lapisan es dan gletser menutupi sebagian besar permukaannya.

Kita tahu bahwa Bumi telah mengalami setidaknya lima zaman es. Yang pertama terjadi sekitar 2 miliar tahun yang lalu dan berlangsung sekitar 300 juta tahun. Yang terbaru dimulai sekitar 2,6 juta tahun yang lalu, dan faktanya, secara teknis kita masih di dalamnya.

Jadi mengapa bumi tidak tertutup es sekarang? Itu karena kita berada dalam periode yang dikenal sebagai “interglasial.” Di zaman es, suhu akan berfluktuasi antara tingkat yang lebih dingin dan lebih hangat. Lapisan es dan gletser mencair selama fase yang lebih hangat, yang disebut interglasial, dan mengembang selama fase yang lebih dingin, yang disebut glasial.

Saat ini kita berada dalam periode interglasial hangat terbaru, yang dimulai sekitar 11.000 tahun yang lalu.

Iklim bumi mengalami siklus pemanasan dan pendinginan yang dipengaruhi oleh gas-gas di atmosfernya dan variasi orbitnya mengelilingi matahari.

Bagaimana rasanya berada di zaman es?

Ketika kebanyakan orang berbicara tentang “zaman es,” mereka biasanya mengacu pada periode glasial terakhir, yang dimulai sekitar 115.000 tahun yang lalu dan berakhir sekitar 11.000 tahun yang lalu dengan dimulainya periode interglasial saat ini.

Saat itu, planet ini jauh lebih dingin daripada sekarang. Pada puncaknya, ketika lapisan es menutupi sebagian besar Amerika Utara, suhu rata-rata global sekitar 46 derajat Fahrenheit (8 derajat Celcius). Itu 11 derajat F (6 derajat C) lebih dingin dari suhu rata-rata tahunan global saat ini.

READ  Astronom Temukan Planet Baru di Zona Bintang Katai Merah, Layak Huni?

Perbedaannya mungkin terdengar tidak signifikan, tetapi era itu membuat sebagian besar Amerika Utara dan Eurasia tertutup lapisan es. Bumi juga jauh lebih kering, dan permukaan laut jauh lebih rendahkarena sebagian besar air bumi terperangkap dalam lapisan es. Dataran berumput keringadalah hal yang umum. Begitu juga sabanaatau dataran berumput yang lebih hangat, dan gurun juga

Banyak hewan yang ada pada zaman es akrab bagi Anda, termasuk beruang coklat, karibu, dan serigala. Namun ada juga megafauna yang punah pada akhir zaman es, seperti mamutmastodon, kucing bertaring tajam dan kemalasan raksasa.

Ada perbedaan pendapat tentang Mengapa hewan-hewan ini punah? . Salah satunya adalah manusia memburu mereka hingga punah.

Ilmuwan dan pekerja berkumpul di sekitar tulang rahang dan tanduk yang menonjol keluar dari tanah.

Menggali kerangka mastodon di Burning Tree Golf Course di Heath, Ohio, Desember 1989. Kerangka tersebut, ditemukan oleh para pekerja yang menggali kolam, telah selesai 90% hingga 95% dan berusia lebih dari 11.000 tahun.
James St. John/Flickr, CC BY

Tunggu, apakah ada manusia selama zaman es?!

Ya, orang-orang seperti kita hidup melalui zaman es. Sejak spesies kita, Homo sapiens, muncul sekitar 300.000 tahun yang lalu di Afrikakami telah menyebar ke seluruh dunia.

Selama zaman es, beberapa populasi tetap berada di Afrika dan tidak mengalami efek penuh dari dingin. Lainnya pindah ke bagian lain dunia, termasuk lingkungan glasial dingin Eropa.

Dan mereka tidak sendirian. Pada awal zaman es, ada spesies hominin lain – kelompok yang juga merupakan nenek moyang langsung dan kerabat terdekat kita – di seluruh Eurasia, seperti Neanderthal di Eropa dan Denisova misterius di Asia. Kedua kelompok tampaknya telah punah sebelum akhir zaman es.

Ada banyak ide tentang bagaimana spesies kita selamat dari zaman es ketika sepupu hominin kita tidak. Beberapa orang berpikir bahwa itu ada hubungannya dengan seberapa mudah kita beradaptasi, dan bagaimana kita gunakan keterampilan dan alat sosial dan komunikasi kami. Dan tampaknya manusia tidak tinggal diam selama zaman es. Sebaliknya mereka pindah ke daerah baru.

Untuk waktu yang lama telah diperkirakan bahwa manusia tidak memasuki Amerika Utara sampai lapisan es mulai mencair. Tetapi jejak kaki fosil ditemukan di Taman Nasional Pasir Putih di New Mexico yang menunjukkan bahwa manusia telah berada di Amerika Utara setidaknya sejak 23.000 tahun yang lalu, pada puncak zaman es terakhir.


Apakah Anda memiliki pertanyaan yang ingin Anda tanyakan kepada ahlinya? Mintalah orang tua atau orang yang lebih tua untuk mengirimkan pertanyaan Anda kepada kami.
Saat mengajukan pertanyaan, pastikan Anda telah memasukkan nama pendek, usia, dan kota tempat tinggal Anda. Kamu bisa:


Arina Apsarini dari Binus University menerjemahkan artikel ini dari bahasa Inggris.

Continue Reading

Ilmu

Begini Cara Misi Artemis 1 NASA Melindungi Astronot dari Radiasi Luar Angkasa

Published

on

Memuat…

Misi Artemis 1 NASA ke Bulan adalah peluncuran tanpa awak. Namun, misi Artemis 1 NASA membawa tiga manekin untuk beragam eksperimen biologis dalam perjalanan ruang angkasa. Foto/NASA/Space.com

FLORIDAMisi Artemis 1 NASA ke Bulan adalah peluncuran tak berawak. Namun, misi Artemis 1 NASA membawa tiga manekin untuk beragam eksperimen biologis di perjalanan luar angkasa lebih jauh dari yang pernah dilakukan manusia sebelumnya.

Artemis 1 adalah uji terbang tak berawak dari megaroket Space Launch System (SLS) besar dan pesawat ruang angkasa Orion. Pesawat ruang angkasa Orion, yang ditumpuk di atas roket, mulai bergerak saat dikeluarkan dari Gedung Perakitan Kendaraan KSC.

Tiga kursi di kapsul Orion akan ditempati oleh manekin yang dirancang khusus. Satu, bernama Komandan Moonikin Campos, dilengkapi dengan sensor untuk menguji tekanan yang akan dialami astronot pada penerbangan masa depan. Sementara itu, dua manekin torso atau phantom, bernama Helga dan Zohar, akan mengembalikan data paparan radiasi selama perjalanan.

Baca juga; Artemis 1 NASA Siap Terbang ke Bulan, Megaroket SLS Sudah di Tempat Peluncuran

Sistem ini akan menjelajahi lingkungan radiasi di dekat Bumi dan bulan, termasuk terbang di ruang angkasa yang lebih dalam dari misi Apollo, selama lebih dari sebulan. Para ilmuwan mengatakan bergerak di luar sabuk radiasi pelindung dekat Bumi Van Allen yang melindungi astronot Stasiun Luar Angkasa Internasional dari sinar kosmik akan menimbulkan peningkatan risiko bagi anggota kru masa depan yang mengeksplorasi misi bulan.

“Memahami [risiko] Ini sangat penting untuk upaya eksplorasi ruang angkasa yang sukses dan berkelanjutan di luar angkasa,” kata Ramona Gaza dari Johnson Space Center NASA dalam siaran langsung yang disiarkan Rabu, 17 Agustus 2022. .

READ  Cara Cari Arsip Cerita di FB Lite, Gampang Banget!

Gaza memimpin tim sains Matroshka AstroRad Radiation Experiment (MARE), yang juga termasuk penyelidik dari DLR (badan antariksa Jerman). MARE akan menerbangkan dua manekin torso (atau hantu) yang disebut Helga dan Zohar ke luar angkasa yang dilengkapi dengan 5.600 sensor untuk mengukur radiasi.

Baca juga; NASA Perkenalkan Baju Luar Angkasa Baru untuk Misi Artemis ke Bulan

Dari keduanya, hanya Zohar yang akan mengenakan rompi pelindung radiasi AstroRad. Kedua “anggota kru” akan bergabung dengan “moonikin” yang dinamai menurut insinyur Apollo 13 Arturo Campos. Selain mengambil informasi tentang akselerasi dan getaran, Campos memiliki dua sensor radiasi untuk melihat akumulasi paparan yang akan dibawa oleh misi bulan.

Selain humanoid, sel ragi akan terbang di atas Artemis 1 untuk melihat bagaimana makhluk hidup bereaksi terhadap radiasi. Cubesat BioSentinel akan menerbangkan eksperimen biologis di luar sistem Bumi-bulan untuk pertama kalinya, menilai bagaimana sel ragi dipengaruhi oleh radiasi ruang angkasa.

Continue Reading

Trending