Termalização - Thermalisation

Em física , a termalização é o processo em que os corpos físicos alcançam o equilíbrio térmico por meio de interação mútua. Em geral, a tendência natural de um sistema é para um estado de equipartição de energia e temperatura uniforme que maximize a entropia do sistema . Thermalisation, o equilíbrio térmico, e temperatura são, por conseguinte, importantes conceitos fundamentais dentro física estatísticos , mecânica estatística , e termodinâmica ; todos os quais são uma base para muitos outros campos específicos de compreensão científica e aplicação de engenharia .

Exemplos de termalização incluem:

  • a realização do equilíbrio em um plasma .
  • o processo pelo qual os nêutrons de alta energia perdem energia por colisão com um moderador .

A hipótese, fundamental para a maioria dos livros didáticos introdutórios que tratam da mecânica estatística quântica , assume que os sistemas vão para o equilíbrio térmico (termalização). O processo de termalização apaga a memória local das condições iniciais. A hipótese de termalização de estados próprios é uma hipótese sobre quando os estados quânticos sofrerão termalização e por quê.

Nem todos os estados quânticos sofrem termalização. Alguns estados foram descobertos que não o fazem (veja abaixo), e suas razões para não atingir o equilíbrio térmico não são claras em março de 2019.

Descrição teórica

O processo de equilíbrio pode ser descrito usando o teorema H ou o teorema de relaxação , veja também produção de entropia .

Sistemas resistentes à termalização

Uma área de pesquisa ativa em física quântica são os sistemas que resistem à termalização. Alguns desses sistemas incluem:

  • Cicatrizes quânticas, estados quânticos com probabilidade de passar por órbitas periódicas clássicas muito mais altas do que se poderia prever intuitivamente pela mecânica quântica
  • Localização de muitos corpos (MBL), sistemas quânticos de muitos corpos que retêm a memória de sua condição inicial em observáveis ​​locais por períodos arbitrários de tempo.

Em março de 2019, o mecanismo para nenhum desses fenômenos é conhecido.

Outros sistemas que resistem à termalização e são mais bem compreendidos são os sistemas quânticos integráveis e os sistemas com simetrias dinâmicas .

Referências

  1. ^ "Colisões e termização" . sdphca.ucsd.edu . Página visitada em 14/05/2018 .
  2. ^ "NRC: Glossário - Termalização" . www.nrc.gov . Página visitada em 14/05/2018 .
  3. ^ Sakurai JJ. 1985. Modern Quantum Mechanics . Menlo Park, CA: Benjamin / Cummings
  4. ^ Reid, James C .; Evans, Denis J .; Searles, Debra J. (11/01/2012). "Comunicação: além do teorema H de Boltzmann: demonstração do teorema de relaxação para uma abordagem não monotônica do equilíbrio" (PDF) . The Journal of Chemical Physics . 136 (2): 021101. doi : 10.1063 / 1.3675847 . hdl : 1885/16927 . ISSN  0021-9606 . PMID  22260556 .
  5. ^ a b "Quantum Scarring parece desafiar o impulso do universo para a desordem" . Quanta Magazine . 20 de março de 2019 . Recuperado em 24 de março de 2019 .
  6. ^ Turner, CJ; Michailidis, AA; Abanin, DA; Serbyn, M .; Papić, Z. (22 de outubro de 2018). "Eigenstates com cicatrizes quânticas em uma cadeia de átomos de Rydberg: Emaranhamento, quebra de termalização e estabilidade a perturbações". Physical Review B . 98 (15): 155134. arXiv : 1806.10933 . Bibcode : 2018PhRvB..98o5134T . doi : 10.1103 / PhysRevB.98.155134 . S2CID  51746325 .
  7. ^ Moudgalya, Sanjay; Regnault, Nicolas; Bernevig, B. Andrei (27/12/2018). "Emaranhamento de estados excitados exatos de modelos AKLT: resultados exatos, cicatrizes em muitos corpos e a violação de ETH forte". Physical Review B . 98 (23): 235156. arXiv : 1806.09624 . doi : 10.1103 / PhysRevB.98.235156 . ISSN  2469-9950 .
  8. ^ Khemani, Vedika; Laumann, Chris R .; Chandran, Anushya (2019). "Assinaturas de integrabilidade na dinâmica das cadeias bloqueadas de Rydberg". Physical Review B . 99 (16): 161101. arXiv : 1807.02108 . doi : 10.1103 / PhysRevB.99.161101 . S2CID  119404679 .
  9. ^ Nandkishore, Rahul; Huse, David A .; Abanin, DA; Serbyn, M .; Papić, Z. (2015). "Localização e termização de muitos corpos em mecânica estatística quântica". Revisão Anual da Física da Matéria Condensada . 6 : 15–38. arXiv : 1404.0686 . Bibcode : 2015ARCMP ... 6 ... 15N . doi : 10.1146 / annurev-conmatphys-031214-014726 . S2CID  118465889 .
  10. ^ Choi, J.-y .; Hild, S .; Zeiher, J .; Schauss, P .; Rubio-Abadal, A .; Yefsah, T .; Khemani, V .; Huse, DA; Bloch, I .; Gross, C. (2016). "Explorando a transição de localização de muitos corpos em duas dimensões". Ciência . 352 (6293): 1547–1552. arXiv : 1604.04178 . Bibcode : 2016Sci ... 352.1547C . doi : 10.1126 / science.aaf8834 . PMID  27339981 . S2CID  35012132 .
  11. ^ Wei, Ken Xuan; Ramanathan, Chandrasekhar; Cappellaro, Paola (2018). "Explorando a localização em cadeias giratórias nucleares". Cartas de revisão física . 120 (7): 070501. arXiv : 1612.05249 . Bibcode : 2018PhRvL.120g0501W . doi : 10.1103 / PhysRevLett.120.070501 . PMID  29542978 . S2CID  4005098 .
  12. ^ Caux, Jean-Sébastien; Essler, Fabian HL (2013-06-18). "Evolução do tempo de observáveis ​​locais após a têmpera para um modelo integrável" . Cartas de revisão física . 110 (25): 257203. doi : 10.1103 / PhysRevLett.110.257203 . PMID  23829756 . S2CID  3549427 .
  13. ^ Buča, Berislav; Tindall, Joseph; Jaksch, Dieter (15/04/2019). "Dinâmica quântica coerente não estacionária de muitos corpos por dissipação" . Nature Communications . 10 (1): 1730. doi : 10.1038 / s41467-019-09757-y . ISSN  2041-1723 . PMC  6465298 . PMID  30988312 .


Ícone de esboço

Este artigo é um esboço sobre Termodinâmica . Você pode ajudar a Wikipedia expandindo-a .
Ícone de esboço

Este artigo relacionado à mecânica quântica é um esboço . Você pode ajudar a Wikipedia expandindo-a .