2020 bude pamatovat na svět nejen jako rok, který rozbil všechny představitelné a nepochopitelné teplotní záznamy, ale také jako období lidské historie, během nichž existence třetího království částic zvané "ENIONA", která existuje ve dvou dimenzích na dvou dimenzích stejný čas. Obecně řečeno, o fyzice částic, je třeba poznamenat, že až nedávno tam byly pouze dvě kategorie nebo království - bosony a fermiony. Kritérium pro dělení elementárních částic do dvou táborů je hodnota zad, kvantové číslo, které charakterizuje svůj vlastní moment pulsu částic. Jinými slovy, pokud se spin odděleně odebraná částice, je určen celým číslem - před vámi Boson, a pokud je napůl ranger fermion. V tomto roce výzkumníci objevili první známky existence třetího království částic - Enions, jejichž chování není jako chování ani bosonů nebo fermizích. Říkáme tomu, co je Enionas a proč je jejich objev velký význam pro moderní fyziku.
Co je "eniona"?
Každá poslední částice ve vesmíru je z kosmických paprsků do kvarků - buď fermion nebo boson. Tyto kategorie rozdělují stavební bloky vesmíru do dvou různých království. V posledních 2020 objevili výzkumníci první známky existence třetího království částic - Enionas. Je zajímavé, že Enioni se nemají rádi jako fermiony, ani jako bosony; Místo toho je jejich chování někde uprostřed.
V článku, publikovaný v létě 2020, v časopise věda, fyzici objevili první experimentální důkazy o tom, že tyto částice se nevejdou do žádného ze známých fyziků království. "Měli jsme bosony a fermioni, a teď máme toto třetího království základních částic," řekl Frank Wilchk, vítěz Nobelovy ceny ve fyzice z Massachusetts Institute of Technology v rozhovoru s Magazine Quanta.
Vzhledem k tomu, že zákony kvantové mechaniky, popisující chování elementárních částic, jsou velmi odlišné od známých zákonů klasické fyziky, pochopí jim docela obtížné. K tomu, výzkumníci nabízejí představit si ... postava smyčky. Vše proto, že když jsou tkané eniony, jeden z nich je "zabalen" kolem druhého, měnící se kvantové stavy.
Ještě více vzrušující výrobky o zákonech kvantové mechaniky a nejnovější objevy v oblasti fyziky, čtou na našem kanálu v Yandex.dzen. Jsou pravidelně publikovány články, které nejsou na webu.
Takže si představte dvě nerozeznatelné částice podobné elektronům. Vezměte si jeden, a pak ho zabalte kolem sebe, aby se vrátil tam, kde jsem začal svou cestu. Na první pohled se může zdát, že se nic nezměnilo. A skutečně, na matematickém jazyce kvantové mechaniky, musí být dvě vlnové funkce popisující počáteční a konečné stavy buď rovné nebo mají odchylku do jedné jednotky. (V kvantové mechanici vypočítáte pravděpodobnost, že pozorujete, jíst vlnovou funkci na čtverci, takže tento koeficient - 1 je vymyjen).
Pokud jsou vlnové funkce částic identické, pak před vámi bosony. A pokud jsou odmítnuty o 1 koeficient, pak se podíváte na fermiony. A přestože závěr získaný v průběhu nové studie se může zdát čistě matematické cvičení, má vážné důsledky pro moderní fyziku.
Tři království elementárních částic
Výzkumníci také poznamenávají, že fermiony jsou antisociálními členy světa částic, protože nikdy nezabývají stejný kvantový stav. Z tohoto důvodu elektrony, které patří do třídy fermionu, spadají do různých atomových mušlemi kolem samotného atomu. Z tohoto jednoduchého fenoménu je většina prostoru v atomu - úžasná škála periodického systému a veškeré chemie.
Přečtěte si také: Vědci se přiblížili k porozuměním, proč je vesmír
Na druhé straně bosony jsou stádo částic, které mají šťastnou schopnost kombinovat a oddělit stejný kvantový stav. Tak, fotony, které patří do třídy bosonů, mohou projít navzájem, což umožní, aby světelné paprsky pohybovaly volně a ne rozptýlení.
Ale co se stane, pokud máte jednu kvantovou částici kolem druhého? Vrátí se k původnímu kvantovému stavu? Chcete-li to pochopit nebo ne, je nutné prohloubit v krátkém průběhu topologie - matematické vyšetření forem. Předpokládá se, že dvě formy jsou topologicky ekvivalentní, pokud lze transformovat do jiného bez dalších akcí (lepení nebo separace). Kobliha a hrnek na kávu, jak říká staré přísloví, jsou topologicky ekvivalentní, protože jeden může být hladce a kontinuálně vytvořen do druhého.
Zvažte smyčku, kterou jsme udělali, když jedna částice otáčela kolem druhého. Ve třech rozměrech může být tato smyčka stisknuta do bodu. Topologicky, vypadá to, že se částice vůbec nepohnul. Ve dvou rozměrech smyčky však nemůže zmenšit, uvízl na jiné částice. To znamená, že nefunguje smyčku v procesu. Vzhledem k tomu, že tato omezení - detekována pouze ve dvou rozměrech - smyčka jedné částice kolem druhého není ekvivalentní sídlo částic na stejném místě. Ano, hlava jde kolem. Proto fyzici potřebovali třetí třídu částic - ENIONA. Jejich vlnová funkce nejsou omezena na dvě rozhodnutí, která definují fermiony a bosony a tyto částice nejsou jiná.
Na počátku osmdesátých let, fyzika poprvé použila tyto podmínky pro pozorování účinku "zlomkového kvantového haly", ve kterém se elektrony shromáždí společně, aby vytvořily tzv. Quasiparticles, které mají mrtvici jednoho elektronu. V roce 1984, ve základní dvoustránkové práci, Frank Willchek, Daniel ALLAYA a John Robert Sriffera ukázali, že tyto kvasiparticly mohou být jakýkoliv. Vědci však nikdy pozorovali takové chování kvasiparticly, a proto nemohli prokázat, že anionty nejsou podobné žádné fermiony nebo bosony.
Je zajímavé: proč kvantová fyzika je podobná magii?
Proto je nová studie revoluční - fyzika konečně dokázala prokázat, že Enionas se chovají jako kříženec mezi chováním bosonů a fermionů. Zajímavé je, že v roce 2016, tři fyzika popsala experimentální nastavení, připomínající malý intron kolider ve dvou rozměrech. Únor a jeho kolegové postavili něco podobného pro měření výkyvů proudů v kolideru.
Podařilo se jim ukázat, že chování Enions přesně odpovídá teoretickým předpovědím. Obecně platí, že autoři vědecké práce naděje, že matoucí Enioni budou moci hrát důležitou roli při vytváření kvantových počítačů. Další informace o tom, co je kvantový počítač a jak to funguje, přečtěte si v materiálu mého kolegu Ramis Ganiev.