2020 г. ще помни света не само като година, която счупи всички възможни и немислими температурни записи, но и като период на човешка история, по време на която съществуването на третото царство на частиците, наречено "Ениона", което съществува в две измерения в същото време. Като цяло, говоренето на физиката на частиците, трябва да се отбележи, че доскоро има само две категории или царства - бозони и фермиони. Критерият за разделяне на елементарни частици в два лагери е стойността на гърба, квантовото число, което характеризира своя собствен момент на импулса на частиците. С други думи, ако завъртането отделно се взема частици, се определя от цяло число - пред вас Boson и ако полу-рейнджърът е фермион. Тази година изследователите открили първите признаци на съществуването на третото царство на частиците - емионите, чието поведение не е като поведението на нито бозони или фермиони. Казваме какво е Enionas и защо тяхното откритие е от голямо значение за съвременната физика.
Какво е "Ениона"?
Всяка последна частица във Вселената е от космически лъчи към кварки - или фермион или бозон. Тези категории разделят градивните елементи на Вселената в две различни царства. През последните 2020 г. изследователите открили първите признаци на съществуването на третото царство на частиците - Enionas. Интересното е, че емионите не се държат като фермиони, нито като бозони; Вместо това поведението им е някъде по средата.
В статията, публикувана през лятото на 2020 г., в списание, физиците открили първите експериментални доказателства, че тези частици не се вписват в някой от известните физици на царствата. "Имахме бозони и фермиони, а сега имаме това трето царство на елементарни частици", каза Франк Уилчк, нобеловата награда победител във физиката от Масачузетс Институт по технология в интервю с списание Quanta.
Тъй като законите на квантовата механика, описващ поведението на елементарните частици, са много различни от известните закони на класическата физика, те ги разбират доста трудно. За да направите това, изследователите предлагат да си представят ... Фигури. Всички, защото когато едърните са тъкани, един от тях е "увит" около другия, променяйки квантовите състояния.
Още по-вълнуващи статии за законите на квантовата механика и най-новите открития в областта на физиката, прочетете нашия канал в Yandex.dzen. Редовно публикувани статии, които не са на сайта.
Представете си две неразличими частици, подобни на електроните. Вземете едно и след това го увийте около друго, така че да се върне, където започнах пътя си. На пръв поглед може да изглежда, че нищо не се е променило. И наистина, на математическия език на квантовата механика, два вълни функции, описващи първоначалните и крайните държави, трябва да бъдат равни или да имат отклонение в една единица. (В квантовата механика, изчислявате вероятността да наблюдавате, ядете вълна функция на квадрат, така че този коефициент - 1 да се отмива).
Ако функциите на вълната на частицата са идентични, тогава пред вас BOSONS. И ако те са отхвърлени с 1 коефициент, тогава гледате на фермите. И въпреки че заключението, получено в хода на ново проучване, може да изглежда чисто математическо упражнение, има сериозни последици за съвременната физика.
Три царства на елементарни частици
Изследователите също така отбелязват, че фермионите са антисоциални членове на света на частиците, тъй като те никога не заемат същото квантово състояние. Поради това, електроните, които принадлежат към класа на фермион, попадат в различни атомни черупки около самия атом. От този прост феномен има по-голямата част от пространството в атома - невероятно разнообразие от периодична система и цялата химия.
Прочетете и: учените се приближиха до разбирането защо има вселена
Бозони, от друга страна, са празни частици, които имат щастлива способност да комбинират и отделят същото квантово състояние. Така, фотоните, които принадлежат към класа на бозони, могат да преминат един върху друг, позволявайки на светлинните лъчи да се движат свободно и да не се разсейват.
Но какво се случва, ако имате една квантова частица около друга? Ще се върне ли в оригиналното квантово състояние? За да разберем това или не, е необходимо да се задълбочавате в кратък курс на топология - математическо изследване на формите. Смята се, че две форми са топологично еквивалентни, ако човек може да се трансформира в друг без допълнителни действия (залепване или разделяне). Люгата за поничка и кафе, както казва старата поговорка, са топологично еквивалентни, защото човек може да бъде гладко и непрекъснато формиран в друг.
Помислете за цикъл, който направихме, когато една частица се завъртя около другата. В три измерения този контур може да бъде притиснат до точката. Топологично, изглежда, че частицата изобщо не се движи. Въпреки това, в две измерения на цикъла не могат да се свият, то се залепи на друга частица. Това означава, че няма да изработи цикъла в процеса. Поради тези ограничения - открит само в две измерения - контурът на една частица около другата не е еквивалентна на резиденцията на частицата на едно и също място. Да, главата върви. Ето защо физиците се нуждаеха от третия клас частици - Eniona. Техните функции на вълната не са ограничени до две решения, които определят фермиони и бозони и тези частици не са други.
В началото на 80-те години физиката за първи път използва тези условия за наблюдение на "фракционния квантов ефект на залата", в който електроните се събират заедно, за да се създадат така наречените квазипарти, които имат инсулт от един електрон. През 1984 г., в основната работа на две страни, Франк Уилчек, Даниел Аовая и Джон Робърт Шриффера показаха, че тези квазипарти могат да бъдат такава. Но учените никога не са наблюдавали такова поведение на квазипарти, и затова не можеха да докажат, че анионите не са сходни никакви фермиони или бозони.
Интересно е: защо квантовата физика е близка до магия?
Ето защо ново проучване е революционно - физиката най-накрая успя да докаже, че Enionas се държат като кръст между поведението на бозони и фермиони. Интересното е, че през 2016 г. три физика описват експериментална настройка, наподобяваща малък интронд в две измерения. Февруари и неговите колеги изградиха нещо подобно на измерване на колебанията на теченията в колайдера.
Те успяха да покажат, че поведението на езерите точно съответства на теоретичните прогнози. Като цяло авторите на научната работа се надяват, че объркващите гранули ще могат да играят важна роля в създаването на квантови компютри. Научете повече за това, което е квантов компютър и как работи, прочетете в материала на моя колега Рамис Ганиев.