2020 sal die wêreld nie net as 'n jaar onthou wat alle denkbare en ondenkbare temperatuurrekords verbreek het nie, maar ook as 'n tydperk van menslike geskiedenis, waartydens die bestaan van die derde koninkryk van deeltjies "Eniona" genoem word, wat in twee dimensies by die dieselfde tyd. Oor die algemeen, praat van deeltjiefisika, moet daarop gelet word dat daar tot onlangs net twee kategorieë of koninkryke was - bosone en fermione. Die kriterium vir die verdeling van elementêre deeltjies in twee kampe is die waarde van die rug, kwantumgetal, wat sy eie oomblik van die deeltjiepuls kenmerk. Met ander woorde, as die spin afsonderlik geneem word, word deel van 'n heelgetal - voor jou Boson, en as die half-ranger fermion is. Hierdie jaar het die navorsers die eerste tekens van die bestaan van die derde koninkryk van deeltjies ontdek - metione, wie se gedrag nie soos die gedrag van nie bosone of fermione is nie. Ons vertel wat Enionas is en waarom hulle ontdekking van groot belang is vir moderne fisika.
Wat is "Eniona"?
Elke laaste deeltjie in die heelal is van kosmiese strale na Quarks - óf Fermion of Boson. Hierdie kategorieë verdeel die boustene van die heelal in twee verskillende koninkryke. In die afgelope 2020 het navorsers die eerste tekens van die bestaan van die derde koninkryk van deeltjies - Enionas ontdek. Interessant genoeg, endies tree nie op soos fermions, of soos bosone nie; In plaas daarvan is hul gedrag iewers in die middel.
In die artikel, wat in die somer van 2020 gepubliseer is, in die tydskrifwetenskappe, het fisici die eerste eksperimentele bewyse ontdek dat hierdie deeltjies nie in enige van die bekende fisici van die koninkryke pas nie. "Ons het bosons en fermione gehad, en nou het ons hierdie derde koninkryk van elementêre deeltjies," het Frank Wilchk, die Nobelpryswenner in Fisika van die Massachusetts Institute of Technology in 'n onderhoud met Quanta-tydskrif, gesê.
Sedert die wette van kwantummeganika, wat die gedrag van elementêre deeltjies beskryf, is baie anders as die bekende wette van klassieke fisika, verstaan hulle hulle baie moeilik. Om dit te doen, bied navorsers aan om te verbeel. Figuurlusse. Almal, want wanneer die doele geweef word, is een van hulle "toegedraai" rondom die ander, veranderende kwantumstate.
Nog meer opwindende artikels oor die wette van kwantummeganika en die nuutste ontdekkings op die gebied van fisika, lees op ons kanaal in Yandex.Dzen. Daar word gereeld artikels gepubliseer wat nie op die terrein is nie.
Verbeel jou dus twee ononderskeibare deeltjies soortgelyk aan elektrone. Neem een, en draai dit dan om 'n ander sodat dit terugkeer na waar ek my pad begin het. Met die eerste oogopslag kan dit lyk asof niks verander het nie. En inderdaad, op die wiskundige taal van kwantummeganika, moet twee golffunksies wat die aanvanklike en finale state beskryf, gelykstaande aan of 'n afwyking in een eenheid hê. (In kwantummeganika bereken jy die waarskynlikheid dat jy waarneem, 'n golffunksie in 'n vierkant eet, sodat hierdie koëffisiënt - 1 weggespoel word).
As die golffunksies van die deeltjie identies is, dan voor u bosone. En as hulle met 1 koëffisiënt verwerp word, kyk jy na Fermions. En hoewel die gevolgtrekking wat in die loop van 'n nuwe studie verkry is, suiwer wiskundige oefening kan lyk, het dit ernstige gevolge vir moderne fisika.
Drie koninkryke van elementêre deeltjies
Navorsers merk ook daarop dat fermione antisosiale lede van die wêreld van deeltjies is, aangesien hulle nooit dieselfde kwantumstaat beset nie. As gevolg hiervan val elektrone wat aan die Fermion-klas in verskillende atoomskille om die atoom self val. Van hierdie eenvoudige verskynsel is daar 'n meerderheid van die ruimte in die atoom - 'n wonderlike verskeidenheid periodieke stelsel en alle chemie.
Lees ook: Wetenskaplikes het die begrip genader waarom daar 'n heelal is
Bosons, aan die ander kant, is kudde deeltjies wat 'n gelukkige vermoë het om dieselfde kwantumstaat te kombineer en te skei. Dus, fotone wat aan die klas van bosone behoort, kan deur mekaar gaan, sodat die ligstrale vrylik kan beweeg en nie verdwyn nie.
Maar wat gebeur as jy een kwantumpartikel om 'n ander het? Sal dit terugkeer na die oorspronklike kwantumstaat? Om dit te verstaan of nie, is dit nodig om in 'n kort middelpunt van topologie te verdiep - wiskundige ondersoek van vorms. Daar word geglo dat twee vorme topologies ekwivalent is as u in 'n ander omskep kan word sonder enige bykomende aksies (plak of skeiding). Doughnut en koffiebeker, soos die ou gesegde sê, is topologies ekwivalent, want 'n mens kan glad en voortdurend tot 'n ander gevorm word.
Oorweeg 'n lus wat ons gedoen het toe een deeltjie om die ander geroteer het. In drie dimensies kan hierdie lus op die punt geperste word. Topologies lyk dit of die deeltjie glad nie beweeg het nie. In twee dimensies van die lus kan egter nie krimp nie, dit het op 'n ander deeltjie vasgehou. Dit beteken dat dit nie die lus in die proses sal uitwerk nie. As gevolg van hierdie beperkings - het slegs in twee dimensies opgespoor - die lus van een deeltjie om die ander is nie gelykstaande aan die koshuis van die deeltjie op dieselfde plek nie. Ja, die kop gaan rond. Daarom het fisici die derde klas deeltjies benodig - Eniona. Hul golffunksies is nie beperk tot twee besluite wat fermione en bosone definieer nie en hierdie deeltjies is geen ander nie.
In die vroeë 1980's het Fisika vir die eerste keer hierdie voorwaardes gebruik om die "Fraksionele Quantum Hall-effek" waar te neem, waarin elektrone saamgehaal word om sogenaamde kwasipartikels wat 'n beroerte van een elektron het, te skep. In 1984, in die fundamentele twee-bladsy werk, het Frank Willchek, Daniel Alovaya en John Robert Sriffera getoon dat hierdie kwasipartikels in elk geval kan wees. Maar wetenskaplikes het nooit sulke gedrag van kwasipartikels waargeneem nie, en kon dus nie bewys dat die anione nie enige fermione of bosone is nie.
Dit is interessant: Waarom kwantumfisika is soortgelyk aan magie?
Daarom is 'n nuwe studie revolusionêr - Fisika het uiteindelik daarin geslaag om te bewys dat Enionas optree soos 'n kruis tussen die gedrag van bosone en fermione. Interessant genoeg het drie fisika in 2016 'n eksperimentele opstelling beskryf, wat lyk soos 'n klein intronbotser in twee dimensies. FEB en sy kollegas het iets soortgelyks gebou om die skommelinge van strome in botsende te meet.
Hulle het daarin geslaag om te wys dat die gedrag van Enions presies ooreenstem met teoretiese voorspellings. Oor die algemeen hoop die skrywers van wetenskaplike werk dat verwarrende en dia 'n belangrike rol kan speel in die skep van kwantumrekenaars. Kom meer te wete oor wat 'n kwantum rekenaar is en hoe dit werk, lees in die materiaal van my kollega Ramis Ganiev.