How Einstein's equivalence principle extends to the quantum world has been puzzling physicists for decades, but a team including a University of Queensland researcher has found the key to this question.

UQ physicist, Dr. Magdalena Zych from the ARC Centre of Excellence for Engineered Quantum Systems, and the University of Vienna's Professor Caslav Brukner have been working to discover if quantum objects interact with gravity only through curved space-time.

"Einstein's equivalence principle contends that the total inertial and gravitational mass of any objects are equivalent, meaning all bodies fall in the same way when subject to gravity," Dr. Zych said.

"Physicists have been debating whether the principle applies to quantum particles, so to translate it to the quantum world we needed to find out how quantum particles interact with gravity.

"We realised that to do this we had to look at the mass."
Mass is dynamic quantity and can have different values, and in quantum physics, mass of a particle can be in a quantum 'superposition' of two different values.

According to the famous equation E=MC2, the mass of any object is held together by energy.
__________________
ترجمه
كيف لمبدأ التكافؤ لأينشتاين أن يشمل العالم الكمومي؟
قد حيّر هذا السؤال الفيزيائين لعقود، لكنَّ فريقًا من بينهم باحث من جامعة كوينزلاند قد وجدوا حلاً لهذا السؤال.” عالمة فيزياء جامعة كوينزلاند الدكتورة ماقدالينا زيخ Magdalena Zych من مركز ARC للدراسات المتقدمة الخاص بهندسة الأنظمة الكموميّة، وبروفيسور جامعة فيينا كاسىلاف بروكنر Caslav Brukner يعملان لمعرفة ما إذا كانت الأجسام الكموميّة تتأثر بالجاذبية فقط خلال منحنى الزمكان.
تقول الدكتور زيخ: “يؤكد مبدأ التكافؤ لأينشتاين أنَّ إجمالي كتلة الجاذبية والقصور الذاتي متساوية في جميع الأجسام، مما يعني أنَّ جميع الأجسام تسقط بنفس المعدل عند خضوعها لحقل جاذبية مهما كانت كتلتها”

وتضيف زيخ: “تسآئل علماء الفيزياء عمَّا إذا كان مبدأ التكافؤ يُطبق على الأجسام الكموميّة، فلترجمة المبدأ إلى العالم الكمومي يجب علينا أولًا معرفة كيف تتأثر الأجسام الكموميّة بالجاذبية، وأدركنا أنه لتحقيق هذا الأمر يجب علينا أن نتجه إلى (الكتلة)”

الكتلة هي كمية ديناميكية ويمكن أن تمتلك قيمٌا مختلفة، وفي فيزياء الكم يمكن لكتلة جسيم ما أن تكون في “تموضع” أو “تراكب” كمومي لقيمتين مختلفتين.
طبقًا للمعادلة المشهورة التي تنص بأن الطاقة تساوي الكتلة في مربع سرعة E=MC² فإن كتلة أي جسم تكون متماسكة معًا بواسطة الطاقة.

____________
احبتي يمكنكم الانضمام الى القناه Physics Nature عبر الرابط الاتي:-

https://t.me/HphyA

كل عام وانتم بخير
أعاده الله عليكم وعلينا وعلى الأمة الإسلامية بالخير واليمن والبركات "
#عيدكم_مبارك

اهلاً وسهلاً ومرحباً بمتابعينا من جديد
ونعتذر عن انقطاع النشر خلال هذه الفتره التي مضت…..

وان شاء الله سوف تبدأ القناه من جديد بنشر كل مايتعلق من معلومات و معادلات وقوانين ونظريات واكتشافات واختراعات وكل شيء يخص الفيزياء.
♥️♥️
دمتم طيبيين
اداره القناه…

____________________
احبتي يمكنكم الانضمام الى القناه Physics Nature عبر الرابط الاتي:-

https://t.me/HphyA

In a state unique to quantum physics, energy and mass can exist in a 'quantum superposition' – as if they consisted of two different values 'at the same time'.
"We realised that we had to look how particles in such quantum states of the mass behave in order to understand how a quantum particle sees gravity in general," she said.
"Our research found that for quantum particles in quantum superpositions of different masses, the principle implies additional restrictions that are not present for classical particles—this hadn't been discovered before.''
"It means that previous studies that attempted to translate the principle to quantum physics were incomplete because they focused on trajectories of the particles but neglected the mass."
The study opens a door for new experiments that are necessary to test if quantum particles
obey the additional restrictions that have been found.

Exploring the limits of light-matter coupling at the nanoscale
#استكشاف_حدود_اقتران_المادة_الضوئية_على_المقياس_النانوي

Metasurface of split-ring
resonators, partially overlaid with 3D colourmaps showing the simulated electric-field distribution.
High-momentum magnetoplasmons lead to the break-down of polaritons (blue spheres with photon energies in red).

السطح العلوي للرنانات ذات الحلقة المشقوقة ، مغطاة جزئيًا بخرائط ملونة ثلاثية الأبعاد توضح توزيع المجال الكهربائي المحاكى.
تؤدي المغنطوبلازمونات عالية الزخم إلى انهيار البولاريتونات (المجالات الزرقاء مع طاقات الفوتون باللون الأحمر).

____________________
للانضمام للقناه Physics Nature عبر الرابط الاتي:-

https://t.me/HphyA

The interplay between light and matter encompasses a stunning spectrum of phenomena, from photosynthesis to the captivating colors of rainbows and butterfly wings.
Diverse as these manifestations may be, they involve very weak light-matter coupling—in essence, light interacts with the material system but does not change its basic properties.
A distinctively different set of phenomena arises, however, for systems that are artifically engineered to maximize light-matter coupling.
Then intriguing quantum states can emerge that are neither light nor matter, but a hybrid of the two.
Such states are of high interest from a fundamental point of view as well as for creating novel functionalities, for instance for enabling interactions between photons.
The strongest couplings to date have been realized with semiconductor materials confined to tiny photonic cavities.
In these devices the coupling is typically increased by making the cavity ever smaller.
But even if associated fabrication challenges can be addressed, the approach is about to encounter fundamental physical limits, as a team led by Professors Giacomo Scalari and Jérôme Faist at the Institute of Quantum Electronics report in a paper published in Nature Photonics.
With this work, they set quantitative limits to the miniaturization of such nanophotonic devices.
___________________
ترجمه

يشمل التفاعل بين الضوء والمادة طيفًا مذهلاً من الظواهر ، من التمثيل الضوئي إلى الألوان الجذابة لأقواس قزح وأجنحة الفراشة.
على الرغم من تنوع هذه المظاهر ، فإنها تنطوي على اقتران ضعيف للغاية بين المادة الضوئية - في جوهرها ، يتفاعل الضوء مع نظام المادة ولكنه لا يغير خصائصه الأساسية.
ومع ذلك ، تنشأ مجموعة مختلفة بشكل مميز من الظواهر للأنظمة المصممة هندسيًا لتعظيم اقتران المادة الضوئية.
ثم يمكن أن تظهر حالات كمومية مثيرة للاهتمام ليست خفيفة ولا مادة ، ولكنها مزيج من الاثنين.
تحظى هذه الحالات باهتمام كبير من وجهة نظر أساسية وكذلك لإنشاء وظائف جديدة ، على سبيل المثال لتمكين التفاعلات بين الفوتونات.
تم تحقيق أقوى أدوات التوصيل حتى الآن باستخدام مواد شبه موصلة محصورة في تجاويف فوتونية صغيرة. في هذه الأجهزة ، عادة ما يتم زيادة أداة التوصيل عن طريق جعل التجويف أصغر من أي وقت مضى. ولكن حتى إذا كان من الممكن معالجة تحديات التصنيع المرتبطة بها ، فإن النهج على وشك مواجهة حدود مادية أساسية ، كفريق بقيادة الأستاذين جياكومو سكالاري وجيروم فايست في تقرير معهد إلكترونيات الكم في ورقة نُشرت في Nature Photonics.
من خلال هذا العمل ، وضعوا حدودًا كمية لتصغير مثل هذه الأجهزة الفوتونية النانوية.

_________________________
للانضمام للقناه Physics Nature عبر الرابط الاتي:-

https://t.me/HphyA

From strength to strength …

In the past four decades, various platforms have been developed for achieving strong coupling between light and matter.
Among them, one pioneered experimentally by Scalari in the Faist group stands out, in that almost continuously since 2011 it provides one of the strongest light-matter couplings realized across all platforms.
Importantly, in the course of setting ever new records, they reached the "ultrastrong" regime, where the light-matter coupling is comparable to the relevant energies of the uncoupled matter system, giving access to a wealth of novel phenomena.

At the heart of their record-setting platform are so-called metallic split-ring resonators (see the figure), in which electromagnetic fields can be localized in extremely small volumes, well below the wavelength of the light—typically terahertz (THz) radiation—involved.
The micrometer-sized gaps of these resonators are loaded with semiconductor quantum wells possessing suitable electronic properties, to serve as the matter system.
A natural route to increasing the coupling between excitations in the quantum wells and the light confined in the resonator is then to decrease the width of the gap.
But just how strong a coupling can be engineered in this manner remained an open question.

… but within limits

Shima Rajabali, a Ph.D. student in the group of Scalari and Faist, thanks to quantum wells grown by their senior scientist Mattias Beck and a theory study by Simone De Liberato and Erika Cortese at the University of Southampton (UK), have now theoretically and experimentally explored whether there is a fundamental physical limit to subwavelength confinement in such systems.
The team found that indeed there is: electromagnetic field is concentrated into ever smaller volumes, then at some point the very nature of the light-matter hybrid states (in their case these are known as polaritons) starts to change.
This fundamental change in polaritonic features in turn prevents a further increase in coupling strength.
_______
ترجمه

من قوة إلى قوة …

في العقود الأربعة الماضية ، تم تطوير منصات مختلفة لتحقيق اقتران قوي بين الضوء والمادة.
من بينها ، تبرز واحدة ابتكرها Scalari تجريبيًا في مجموعة Faist ، حيث توفر بشكل مستمر تقريبًا منذ عام 2011 واحدة من أقوى أدوات اقتران المادة الخفيفة التي تم تحقيقها عبر جميع المنصات.
الأهم من ذلك ، في سياق تسجيل أرقام قياسية جديدة على الإطلاق ، وصلوا إلى نظام "القوة الفائقة" ، حيث يمكن مقارنة اقتران المادة الخفيفة بالطاقات ذات الصلة لنظام المادة المنفصلة ، مما يتيح الوصول إلى ثروة من الظواهر الجديدة.

يوجد في قلب منصة إعداد التسجيل الخاصة بهم ما يسمى رنانات الحلقة المعدنية المنقسمة (انظر الشكل) ، حيث يمكن توطين الحقول الكهرومغناطيسية بأحجام صغيرة جدًا ، أقل بكثير من الطول الموجي للضوء - عادةً إشعاع تيراهيرتز (THz) -المعنيين.
يتم تحميل الفجوات بحجم الميكرومتر لهذه الرنانات بآبار كمومية لأشباه الموصلات تمتلك خصائص إلكترونية مناسبة ، لتكون بمثابة نظام المادة.
الطريق الطبيعي لزيادة الاقتران بين الإثارة في الآبار الكمومية والضوء المحصور في الرنان هو تقليل عرض الفجوة.
لكن مدى قوة أداة التوصيل التي يمكن هندستها بهذه الطريقة ظل سؤالًا مفتوحًا.

... ولكن ضمن حدود

شيما رجبالي دكتوراه. طالب في مجموعة Scalari و Faist ، بفضل الآبار الكمية التي نماها عالمهم الكبير ماتياس بيك ودراسة نظرية قام بها سيمون دي ليبراتو وإريكا كورتيز في جامعة ساوثهامبتون (المملكة المتحدة) ، قاموا الآن من الناحية النظرية والتجريبية باستكشاف ما إذا كان هناك الحد الفيزيائي الأساسي لحبس الطول الموجي الفرعي في مثل هذه الأنظمة.
وجد الفريق أن هناك بالفعل: يتركز المجال الكهرومغناطيسي في أحجام أصغر من أي وقت مضى ، ثم في مرحلة ما ، تبدأ طبيعة الحالات الهجينة للمادة الخفيفة (في حالتهم تُعرف باسم البولاريتونات) بالتغير. يمنع هذا التغيير الأساسي في السمات الاستقطابية بدوره زيادة أخرى في قوة الاقتران.

_________________
للانضمام للقناه Physics Nature عبر الرابط الاتي:-

https://t.me/HphyA

This limitation is not some far-off scenario. In state-of-the-art nanophotonic devices signatures of this paradigm change have been encountered already. Just that there has been no firm understanding of the underlying reasons. This gap is now filled by Rajabali et al. Also, their newly developed framework might apply not only to the specific devices they studied, but to other nano-optical systems as well, for example those based on graphene or transition metal dichalcogenides (TMDs), and for resonator geometries other than split-ring resonators. As such, the new work should provide general quantitative limits to light-matter coupling.
_______________
ترجمه

هذا القيد ليس سيناريو بعيد المنال. في أحدث الأجهزة الفوتونية النانوية ، تمت مصادفة تواقيع هذا التغيير النموذجي بالفعل.
فقط أنه لم يكن هناك فهم راسخ للأسباب الكامنة وراء ذلك.
تم ملء هذه الفجوة الآن بواسطة Rajabali et al.
أيضًا ، قد ينطبق إطار العمل الذي تم تطويره حديثًا ليس فقط على الأجهزة المحددة التي درسوها ، ولكن أيضًا على الأنظمة البصرية النانوية الأخرى أيضًا ، على سبيل المثال تلك التي تعتمد على الجرافين أو ثنائي كالكوجينيدات المعادن الانتقالية (TMDs) ، وهندسة الرنانة بخلاف الحلقة المنقسمة الرنانات.
على هذا النحو ، يجب أن يوفر العمل الجديد حدودًا كمية عامة لاقتران المادة الخفيفة.

________________________
للانضمام للقناه Physics Nature عبر الرابط الاتي:-

https://t.me/HphyA

Going non-local
In order to explore the limitations to increasing light-matter coupling by decreasing the subwavelength volume to which the light is confined, the team developed a theoretical framework whose predictions they tested experimentally and in computer simulations.
A key finding was that at the smallest length scales considered—they examined devices with gaps down to 250 nanometres wide—non-local effects emerged.
These are due to the fact that below a critical length scale, as a large in-plane momentum for carriers is provided, the tightly confined light field in the resonator couples not only to bound electronic states of the quantum well, but to a continuum of high-momentum excitations originating from a known two-dimensional plasmon dispersion in the quantum well.
This opens up new loss channels, eventually changing in a fundamental way how light and matter interact in these nanophotonic devices.
Rajabali and colleagues show that this transformation into a regime governed by polaritonic non-locality gives rise to phenomena that cannot be reproduced by the classical and linear quantum theories normally used to model the interplay between light and matter. In other words, we can rest assured that much remains to be explored in the fascinating arena of light-matter interaction.
_______________
الترجمه

الذهاب غير المحلي
من أجل استكشاف القيود المفروضة على زيادة اقتران المادة الضوئية عن طريق تقليل حجم الطول الموجي الفرعي الذي يحصر الضوء فيه ، طور الفريق إطارًا نظريًا اختبروا تنبؤاته تجريبياً وفي عمليات محاكاة الكمبيوتر.
وتمثل أحد النتائج الرئيسية في أنه عند أصغر مقاييس الطول التي تم أخذها بعين الاعتبار - قاموا بفحص الأجهزة ذات الفجوات التي يصل عرضها إلى 250 نانومترًا - ظهرت تأثيرات غير محلية.
ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه أقل من مقياس الطول الحرج ، حيث يتم توفير زخم كبير داخل الطائرة للناقلات ، فإن مجال الضوء المحدود بإحكام في أزواج الرنان ليس فقط للحالات الإلكترونية المقيدة للبئر الكمومي ، ولكن لسلسلة متصلة من الإثارة عالية الزخم التي تنشأ من تشتت مأكل ثنائي الأبعاد معروف في البئر الكمومي.
هذا يفتح قنوات فقدان جديدة ، وفي النهاية يغير بطريقة أساسية كيفية تفاعل الضوء والمادة في هذه الأجهزة الفوتونية النانوية.
أظهر رجبالي وزملاؤه أن هذا التحول إلى نظام تحكمه اللامركزية الاستقطابية يؤدي إلى ظهور ظواهر لا يمكن إعادة إنتاجها بواسطة نظريات الكم الكلاسيكية والخطية المستخدمة عادةً لنمذجة التفاعل بين الضوء والمادة.
بعبارة أخرى ، يمكننا أن نطمئن إلى أنه لا يزال هناك الكثير الذي يتعين استكشافه في الساحة الرائعة لتفاعل المادة الخفيفة.

________________________
احبتي يمكنكم الانضمام الى القناه Physics Nature عبر الرابط الاتي:-

https://t.me/HphyA

كتاب مقدمة في الفيزياء الحديثة.pdf
____________________
احبتي يمكنكم الانضمام الى القناه Physics Nature عبر الرابط الاتي:-

https://t.me/HphyA

الجواب الصحيح: لايعتمد على معامل انكسار الهواء.

كان لهذا الجسيم الغريب تجربة الخروج من الجسد؛ التقط هؤلاء العلماء صورة لها.
لقد التقط العلماء أوضح صورة حتى الآن للجسيمات الإلكترونية التي تشكل حالة مغناطيسية غامضة تسمى سائل الدوران الكمي (QSL).
________________________
احبتي يمكنكم الانضمام الى القناه Physics Nature عبر الرابط الاتي:-

https://t.me/HphyA