有些东西太复杂了，完全无法精确计算。这包括大量的子系统，这些子系统由许多粒子组成，特别是当它们不处于平衡状态但变化很快的时候。例子包括大原子碰撞时粒子加速器中野生粒子之间的间隙，或者大爆炸后的早期宇宙中，粒子迅速膨胀然后冷却。在杜维恩和海德堡大学，在不平衡过程的明显混乱中发现了非凡的规则。这表明这些过程可以分为通用类别。属于同一类的系统在许多方面表现相同。这意味着有可能使用易于处理的量子系统进行实验，从而获得实验中无法直接研究的其他系统的准确信息。这些发现后来发表在《自然》杂志上。

普遍规律

“通用课程可以从其他物理领域看到，”维也纳大学原子和亚原子物理研究所的rgSchmiedmayer教授说。“当你研究相变时，比如非常接近熔点的材料，你可以用非常通用的公式来描述某些性质，比如比热和温度的关系。”熔化过程的微观细节无关紧要。非常不同的材料可以遵循相同的简单方程。“然而，令人震惊的是，这种普遍性也可以在远离平衡的量子系统中发现，”rgSchmiedmayer说。“乍一看，你不会想到这一点：为什么一个量子系统是由许多极快变化的粒子组成的，并且应该遵守任何普适定律？”然而，海德堡大学的于尔根贝格斯和托马斯加森泽的理论工作恰恰预言了这一点。这些值得注意的预言现在已经同时得到了两次验证——在图维恩和海德堡。

快速和慢速方向。

Schmiedmayer教授的小组在维也纳原子和亚原子物理研究所量子科学和技术中心(VCQ)进行的实验中使用了一种非常特殊的原子阱。在原子芯片上，成千上万的铷原子可以被电磁场捕获和冷却。“在这个过程中，我们生成了一个短而长的原子云，类似于雪茄，”该研究的第一作者塞巴斯蒂安欧恩解释道。

起初，原子以相同的速度向各个方向运动。但是，原子陷阱可以在短(横向)方向打开，这意味着那些在这个方向移动特别快的原子会飞走。这就只留下了横向速度相对较低的原子。“一个方向的速度分布变化如此之快，以至于在此期间，沿着雪茄长轴的另一个方向的速度分布实际上根本没有变化，”塞巴斯蒂安厄恩说。"结果，我们产生了一个远离热平衡的状态."而碰撞相互作用进而导致原子之间的能量交换，这就是所谓的“热化”。“我们的实验表明，这种热化过程遵循一个普遍规律，不依赖于任何细节，”rgSchmiedmayer说。“无论我们如何开始升温，转变总是可以用同一个公式来描述。”

对于海德堡的研究团队来说，这是一个类似的故事。在那里，他们也开始使用细长的原子云。但是海德堡团队研究的不是速度，而是粒子的自旋(固有角动量)。他们首先控制原子的自旋方向，然后观察由于原子之间的相互作用，这些方向如何随时间变化。这种变化可以使用与其他实验中相同的公式来描述：“在我们的情况下，物理情况与TU Wien实验完全不同，但动力学也遵循一般的标度律，”MaximilianPrfer解释道。海德堡，海德堡刊物的第一作者。“我们发现了一个过程，它也遵循普遍性，但属于不同的普遍性类别。这很好，因为它非常令人信服地证实了我们的理论，并表明我们确实在做一些事情——一部新的基本法，”马库斯奥伯霍尔说。(还有海德堡)。

从一个系统中向他人学习

普适性使人们有可能获得通常在实验室无法获得的量子系统的重要信息。“没有人能够在实验室中重建大爆炸，但如果我们知道它所属的宇宙类别，我们就可以看到同一类别的其他量子系统，并间接调查大爆炸期间的宇宙属性，”施密德迈尔解释道。“更好地理解远离平衡态的多粒子量子系统的行为是当今物理学最紧迫的问题之一。即使有最好的超级计算机，也没有机会精确计算这些事件，所以我们的通用类是学习新东西的一个重大机会。”