2020 سيتذكر العالم ليس فقط قبل عام كسر جميع سجلات درجة الحرارة المميزة وغير القابلة للتصور، ولكن أيضا كأحد فترة من التاريخ البشري، والتي تسمى خلالها وجود مملكة الجسيمات الثالثة "إينيونا"، والتي توجد في أبعادين في نفس الوقت. بشكل عام، التحدث عن فيزياء الجسيمات، تجدر الإشارة إلى أنه حتى وقت قريب كان هناك فئتين أو ممالكين فقط - البوسونات والأدوات. يعد معيار تقسيم الجزيئات الأولية إلى مخيمين هو قيمة الظهر، ورقم الكم، الذي يميز لحظتهم الخاصة من نبض الجسيمات. بمعنى آخر، إذا تم تحديد الدوران الذي تم أخذ الجزيئات بشكل منفصل بواسطة عدد صحيح - أمامك بوزون، وإذا كان نصف الحارس هو Fermion. هذا العام، اكتشف الباحثون العلامات الأولى لوجود المملكة الثالثة من الجسيمات - من بينها، والتي لا يشبه سلوكها سلوك لا بوسونات أو فربيون. نقول ما هو إنيوناس ولماذا اكتشافهم ذا أهمية كبيرة للفيزياء الحديثة.
ما هو "إيونيون"؟
كل جسيم آخر في الكون هو من الأشعة الكونية إلى الكواركات - إما Fermion أو Boson. تقسم هذه الفئات لبنات البناء من الكون إلى مجموعتين مختلفتين. في 2020 الماضية، اكتشف الباحثون العلامات الأولى لوجود المملكة الثالثة من الجسيمات - إنيوناس. ومن المثير للاهتمام، إن سوان لا تتصرف مثل الأضرار، ولا مثل البوسونات؛ بدلا من ذلك، سلوكهم في مكان ما في الوسط.
في المقال، نشر في صيف عام 2020، في مجلة علوم، اكتشف علماء الفيزياء أول أدلة تجريبية على أن هذه الجسيمات لا تناسب أي من الفيزياء المعروفين في الممالك. وقال فرانك ويلشك الفائز بجائزة نوبل بجائزة نوبل في الفيزياء من معهد ماساتشوستس للتقنية في مقابلة مع مجلة كوانا "اعتدنا أن يكون لدينا البوسونات والجندر، والآن لدينا هذه المملكة الثالثة من الجزيئات الابتدائية".
منذ قوانين ميكانيكا الكم، التي تصف سلوك الجزيئات الأولية، تختلف اختلافا جدا عن القوانين المعروفة للفيزياء الكلاسيكية، فهم يفهمونها صعبة للغاية. للقيام بذلك، يقدم الباحثون تخيل ... حلقات الشكل. كل ذلك لأنه عندما تكون المنسوجة المنسوجة، فإن أحدهم "ملفوف" حول الآخر، وتغيير الدول الكمومية.
مقالات أكثر إثارة حول قوانين ميكانيكا الكم وأحدث الاكتشافات في مجال الفيزياء، اقرأ قناةنا في Yandex.dzen. توجد مقالات منشورة بانتظام غير موجودة على الموقع.
لذلك تخيل اثنين من جزيئات لا يمكن تمييزها مماثلة للإلكترونات. خذ واحدة، ثم لفها حول آخر حتى يعود إلى حيث بدأت طريقي. للوهلة الأولى قد يبدو أنه لم يتغير شيء. وبالفعل، في اللغة الرياضية لميكانيكا الكم، يجب أن تكون وظيفتان موجة تصفها الدول الأولي والأخيرة إما مساوية أو لها انحراف في وحدة واحدة. (في ميكانيكا الكم، تقوم بحساب احتمال أن تلاحظ، وتناول وظيفة الموجة في مربع، بحيث يتم غسل هذا المعامل - 1 بعيدا).
إذا كانت وظائف الموجة للجسيمات متطابقة، ثم قبل bosons. وإذا تم رفضهم من قبل معامل واحد، فأنت تنظر إلى Fermions. وعلى الرغم من أن الاستنتاج الذي تم الحصول عليه في سياق دراسة جديدة قد يبدو تمرين رياضي بحت، إلا أنه له عواقب وخيمة على الفيزياء الحديثة.
ثلاث ممالك للجزيئات الابتدائية
لاحظ الباحثون أيضا أن الجنديين أعضاء معاديون في عالم الجسيمات، لأنهم لا يشغلون نفس الحالة الكمومية. ولهذا السبب، تقع الإلكترونات التي تنتمي إلى فئة Fermion إلى قذائف ذرية مختلفة حول الذرية نفسها. من هذه الظاهرة البسيطة، هناك غالبية الفضاء في الذرة - مجموعة متنوعة مذهلة من النظام الدوري وجميع الكيمياء.
اقرأ أيضا: اقترب العلماء من فهم سبب وجود عالم
بوسونز، من ناحية أخرى، هي جزيئات القطيع لديها قدرة سعيدة للجمع بين نفس الحالة الكمومية وفصلها. وبالتالي، فإن الفوتونات التي تنتمي إلى فئة البوسونات يمكن أن تمر عبر بعضها البعض، مما يسمح للأشعة الخفيفة بالتحرك بحرية، ولا تبدد.
ولكن ماذا يحدث إذا كان لديك جسيم واحد حول آخر؟ هل ستعود إلى حالة الكم الأصلية؟ لفهم هذا أم لا، من الضروري تعميقه في دورة قصيرة من الطوبولوجيا - الفحص الرياضي للنماذج. يعتقد أن شكلين يعادلان من الناحية الأوغجية إذا كان يمكن تحويل المرء إلى آخر دون أي إجراءات إضافية (الإلتصاق أو الفصل). الكعك والقهوة القدح، كما يقول القول القديم، تعادل طوبيا، لأن المرء يمكن أن يكون بسلاسة وتشكيله بشكل مستمر لآخر.
النظر في حلقة فعلنا عندما تناظر جسيم واحد حول الآخر. في ثلاثة أبعاد، يمكن الضغط على هذه الحلقة إلى هذه النقطة. طوبولوجيا، يبدو أنه إذا لم يتحرك الجسيم على الإطلاق. ومع ذلك، في أبعاد اثنين من الحلقة لا يمكن أن يتقلص، فإنه عالق على جسيم آخر. هذا يعني أنه لن ينجح الحلقة في هذه العملية. بسبب هذه القيود - الكشف عنها فقط في أبعاد - حلقة جسيم واحد حول الآخر لا يعادل إقامة الجسيم في نفس المكان. نعم، يدور الرأس. هذا هو السبب في أن الفيزي الفيزيائي يحتاجون إلى الطبقة الثالثة من الجزيئات - إينيونا. لا تقتصر وظائف الموجة الخاصة بهم على قراراتين تحددون الفيرموز والبالغات وهذه الجزيئات ليست أخرى.
في أوائل الثمانينيات، استخدمت الفيزياء لأول مرة هذه الشروط لمراقبة "تأثير قاعة القاعات الكسرية"، والتي يتم فيها جمع الإلكترونات معا لإنشاء ما يسمى بالكواسيباتات التي لها ضربة إلكترون واحدة. في عام 1984، في العمل الأساسيين من صفحتين، أظهر فرانك ويلشيك، دانييل الألبايا وجون روبرت سيرفيرا أن هذه شبه المساهمة يمكن أن تكون على أي حال. لكن العلماء لم يلاحظوا قط سلوك شبه كواسي، وبالتالي لا يمكن أن يثبت أن الأنيونات ليست على حد سواء أي فربيريون أو بوسونز.
إنه لأمر مثير للاهتمام: لماذا الفيزياء الكمانية أقرب إلى السحر؟
هذا هو السبب في أن دراسة جديدة هي ثورية - تمكنت الفيزياء أخيرا من إثبات أن Enionas تتصرف مثل الصليب بين سلوك البوسونز والجندي. ومن المثير للاهتمام، في عام 2016، وصف ثلاث فيزياء إعداد تجريبي، مما يشبه بنطور إترونين صغير في أبعادين. بنى فبراير وزملاؤه شيئا مشابها لقياس تقلبات التيارات في المصادم.
تمكنوا من إظهار أن سلوك المنعات يتوافق تماما مع التنبؤات النظرية. بشكل عام، يأمل مؤلفي العمل العلمي في أن تكون المنعون المربكة قادرة على لعب دور مهم في إنشاء أجهزة كمبيوتر Quantum. تعرف على المزيد حول ما هو كمبيوتر Quantum وكيف يعمل، اقرأ في مواد زميلي راميس غانيف.