Représentation schématique d'un système à double domaine de spin couplé à un seul réservoir. Ici, nous désignons le premier domaine de spin contenant N1 spins comme D1 où les spins sont représentés par des flèches rouges, le deuxième domaine de spin 2 avec N2 spins est étiqueté D2 avec les spins représentés par les flèches bleues. Dans les deux domaines, chaque spin se couple avec le réservoir bosonique (à la température T ) avec la constante de couplage g. Crédit :arXiv : 1612.08963 [quant-ph]
Une équipe de chercheurs de plusieurs institutions au Japon a décrit un système physique qui peut être décrit comme existant au-dessus du « chaud absolu » et également en dessous du zéro absolu. Dans leur article publié dans la revue Lettres d'examen physique , le groupe expose leurs idées sur les spins collectifs dans les systèmes à double domaine et les situations intéressantes qui peuvent se produire en leur sein.
La notion de température a évolué sur une très longue période de temps, des descriptions de sensations simples aux états théoriques des systèmes physiques. Dans leur papier, les chercheurs avec ce nouvel effort décrivent leur étude de la relaxation dans les spins collectifs doubles dans un système à double domaine et certaines configurations qui peuvent en résulter dans certaines circonstances extrêmes. Les situations impliquant des domaines de spin dans des configurations antiparallèles sont particulièrement intéressantes, lequel, en cas de déséquilibre, peut finir par se détendre vers un état de température négative. A première vue, un tel événement semble impossible, car cela suggère qu'il existe une circonstance dans laquelle un peu de matériau pourrait être refroidi en dessous du zéro absolu, lequel, bien sûr, va à l'encontre de la compréhension actuelle, mais la théorie suggère que c'est possible.
L'idée d'un état de température négative est utilisée par les chercheurs comme explication d'un événement dans le monde réel :l'inversion de la population, dans lequel les atomes sont poussés d'un niveau d'énergie inférieur à un niveau d'énergie plus élevé et sont ensuite autorisés à retomber, résultant en une émission lumineuse. C'est ainsi que fonctionnent les pointeurs laser. Lorsque les physiciens ont découvert qu'une telle propriété était possible, ils ont jeté un autre regard sur le spin, qui donne aux atomes leurs propriétés magnétiques, et a découvert que les systèmes de spin pouvaient être amenés à se comporter de plus de manières qu'on ne le pensait possible - certains se sont même avérés être inversés, ce qui pourrait conduire à un système qui s'écoule naturellement vers le haut dans les niveaux d'énergie.
Dans ce nouvel effort, les chercheurs signalent la possibilité de poches d'atomes, deux dans ce cas, avoir des tours qui partagent un réservoir, et qui ont une température fixe. Lorsque les deux poches sont de la même taille, les maths ont montré, la moitié des tours se terminent dans un état supérieur, et l'autre moitié dans l'état inférieur. Mais quand les poches sont de tailles différentes, les spins finissent par couler vers l'état supérieur, faire une poche plus inversée que l'autre, conduisant à l'idée de températures négatives.
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