Хиперсила: Учени откриха нова симетрия в статистическата механика

Учени от университета в Байройт, Германия са открили нова форма на симетрия в статистическата механика, която може да опрости разбирането на фундаменталните връзки в тази област на физиката.

Това откритие е свързано с така наречената „хиперсила“ – нова концепция, описваща връзките между физичните наблюдаеми.

Симетрията, залегнала в основата на много физични теории дава възможност да се определят свойства, които остават непроменени при определени трансформации. Този принцип е в основата на концепции като законите за запазване на енергията и импулса, теорията на относителността и квантовата механика. Изследователите показват, че тяхната нова симетрия е свързана с трансформациите във фазовото пространство, описващо позициите и импулсите на частиците. Като част от изследването на статистическата механика те успяха да изведат точни зависимости между локалните характеристики на системата, като например плътността на частиците и силите, действащи върху тях.

Работата на учените се основава на принципите на теоремата на Ньотер, според която на всяка непрекъсната симетрия съответства запазена величина. В контекста на статистическата механика отворената симетрия действа като „измервателна трансформация“ за микросъстоянията, което дава възможност да се определят нови връзки между параметрите на системата.

Методологията е проверена чрез числени експерименти върху система от твърди пръти в едноизмерно пространство. Изследването показа, че предложената симетрия се запазва дори при крайни трансформации на фазовото пространство, което открива пътя за по-ефективни изчисления. Предложеният подход може да намали разходите за моделиране и въглеродния отпечатък на изчисленията.

Получените резултати могат да намерят приложение в материалознанието и молекулярната биология, където вече активно се използват симулации, базирани на статистическата механика. В бъдеще се планира разширяване на изследването до динамичните свойства на системите, включително процеси извън равновесие, което ще сближи подходите на статистическата механика и квантовата физика.