Fysikere opretter retningslinjer for ikke-ligevægtsmålinger af mange kropssystemer

Når det kommer til ikke-ligevægtsfysik, ikke alle antagelser er skabt ens. I det mindste, det er de seneste fund fra NC -statens fysiker Lex Kemper og kolleger fra NC State og Georgetown University.

Kemper studerer ikke-ligevægtsfysik, som har til formål at forstå komplekse materialer ved at skubbe deres atomer og elektroner ud af ligevægt og derefter observere deres interaktioner over tid. I sit seneste værk, udgivet i Fysisk gennemgang X , Kemper og hans kolleger bemærker, at elektroner i materialer i en ikke-ligevægtstilstand ikke nødvendigvis opfører sig på samme måde som materialer i ligevægt gør, hvilket kan påvirke eksperimentelle resultater.

"Vi har en meget god forståelse af ligevægtsfysik, og det er det, som det meste af vores forståelse af ikke-ligevægtsfysik har påberåbt sig, "Siger Kemper." I det væsentlige, fysikere har brugt ligevægtsanalyseteknikker til at analysere eksperimentelle data fra ikke-ligevægtsmaterialer. Men vi spekulerede på, om disse teknikker skulle fungere i tilfælde af ikke-ligevægt. Så vi testede det og fandt ud af, at de fleste af de tidligere afholdte antagelser ikke fungerer generelt - de kan stadig fungere i nogle specifikke tilfælde, men ikke alle. "

Hvorfor er dette tilfældet? Det har at gøre med den måde, hvorpå elektronerne i et materiale i ligevægt slapper af fra en ophidset tilstand kontra den måde, hvorpå de i et ikke-ligevægtsmateriale slapper tilbage til deres ligevægtstilstand, hvilket er, hvad der måles i tidsdomæneforsøg.

"Når du observerer en elektron i et system, der sidder i ligevægt, for hver bevægelse, den foretager i en retning, det gør en anden i den modsatte retning, "Kemper siger." Tænk på det som to små spande, alt, hvad der går ind i det ene, er lig med det beløb, der går ud af det andet. Men når du har drevet systemet ud af ligevægt, nettet ind og ud er ikke det samme længere. Når systemet vender tilbage til ligevægt, atomer og elektroner kunne være i forskellige tilstande, som vil påvirke interaktioner og dermed de resulterende observationer. "

Kemper og hans kolleger kiggede på fire forskellige almindeligt antagelser om opførsel af ligevægtsmaterialer, og demonstreret, hvordan materialer i ikke-ligevægtstilstande kan opføre sig anderledes. Kemper håber, at hans arbejde vil hjælpe andre fysikere, der studerer materialer ud af ligevægtstilstande, med at overveje disse forskelle i deres beregninger og målinger.

"Ideen om, at disse systemer opfører sig anderledes, er ikke ny, men [dette synspunkt] er ikke rigtig blevet kvantificeret eller nedskrevet nogen steder, "Kemper siger." Ikke-ligevægtsfysik er et område i vækst, og vi håber, at vi har givet nogle generelle principper at følge, når forskere arbejder med disse systemer. "