2020 vil huske verden ikke kun som et år, der brød alle tænkelige og utænkelige temperaturregistre, men også som en periode med menneskets historie, hvor eksistensen af det tredje rige partikler kaldet "Eniona", som findes i to dimensioner på samme tid. Generelt skal det ikke bemærkes, at der for nylig var to kategorier eller kongeriger - BOSONER og FERMIONS. Kriteriet for at dividere elementære partikler i to lejre er værdien af bagsiden, kvantenummeret, som karakteriserer sit eget øjeblik af partikelpulsen. Med andre ord, hvis spinet separat taget partikler bestemmes af et helt tal - foran dig BOSON, og hvis halvrangeren er fermion. I år opdagede forskerne de første tegn på eksistensen af det tredje rige af partikler - fanger, hvis adfærd ikke er som opførsel af hverken bosoner eller fermioner. Vi fortæller, hvad Enionas er, og hvorfor deres opdagelse er af stor betydning for den moderne fysik.
Hvad er "Eniona"?
Hver sidste partikel i universet er fra kosmiske stråler til Quarks - enten Fermion eller BOSON. Disse kategorier opdeler universets byggesten i to forskellige kongeriger. I fortiden 2020 opdagede forskere de første tegn på eksistensen af det tredje rige af partikler - ENIONAS. Interessant nok opfører lejerne ikke som fermioner, eller som bosoner; I stedet er deres adfærd et sted i midten.
I artiklen, der blev offentliggjort i sommeren 2020, i tidsskriftet Videnskab, opdagede fysikere de første eksperimentelle beviser for, at disse partikler ikke passer ind i nogen af kongeriges kendte fysikere. "Vi plejede at have bosoner og fermioner, og nu har vi dette tredje kongerige elementære partikler," sagde Frank Wilchk, Nobelprisvinderen i fysik fra Massachusetts Institute of Technology i et interview med Quanta Magazine.
Da kvantemekanikers love, der beskriver adfærd af elementære partikler, er meget forskellige fra de velkendte love af klassisk fysik, forstår de dem ret vanskelige. For at gøre dette tilbyder forskere at forestille sig ... figur sløjfer. Alt for, at når fanden er vævet, er en af dem "indpakket" omkring de andre, skiftende kvantestatus.
Endnu mere spændende artikler om kvantemekanikers love og de seneste opdagelser inden for fysik, læs på vores kanal i Yandex.Dzen. Der er regelmæssigt offentliggjorte artikler, der ikke er på webstedet.
Så forestil dig to uadskillelige partikler svarende til elektroner. Tag en, og indpak derefter den om en anden, så den vender tilbage til, hvor jeg startede min vej. Ved første øjekast kan det virke, at intet er ændret. Og på det matematiske sprog af kvantemekanik skal to bølgefunktioner, der beskriver de oprindelige og endelige tilstande, enten lig med eller har en afvigelse i en enhed. (I kvantemekanik beregner du sandsynligheden for, at du observerer, at spise en bølgefunktion på en firkant, så denne koefficient - 1 vaskes væk).
Hvis bølgefunktionerne i partiklen er identiske, så før du bosoner. Og hvis de afvises med 1 koefficient, så ser du på Fermions. Og selvom den konklusion, der blev opnået i løbet af en ny undersøgelse, kan virke rent matematisk motion, har den alvorlige konsekvenser for den moderne fysik.
Tre kongeriger af elementære partikler
Forskere bemærker også, at fermioner er antisociale medlemmer af partiklernes verden, da de aldrig besætter samme kvantestatus. På grund af dette falder elektroner, der tilhører Fermion-klassen, i forskellige atomskaller omkring selve atomet. Af dette enkle fænomen er der et flertal af rummet i atomet - et fantastisk udvalg af periodisk system og al kemi.
Læs også: Forskere nærmede sig forståelsen, hvorfor der er et univers
BOSONER, på den anden side er besætningspartikler, der har en glad evne til at kombinere og adskille samme kvantestatus. Således kan fotoner, der tilhører klassen af bosoner, passere gennem hinanden, så de lyse stråler skal bevæge sig frit og ikke dissipere.
Men hvad sker der, hvis du har en kvantpartikel omkring en anden? Vil det vende tilbage til den oprindelige kvantestatus? For at forstå dette eller ej er det nødvendigt at uddybe i en kort tid af topologi - matematisk undersøgelse af former. Det antages, at to former er topologisk ækvivalente, hvis man kan omdannes til en anden uden yderligere handlinger (limning eller adskillelse). Donut og kaffe krus, som det gamle ordsprog siger, er topologisk ækvivalente, fordi man kan være glat og kontinuerligt dannet til en anden.
Overvej en sløjfe, som vi gjorde, da en partikel roterede omkring den anden. I tre dimensioner kan denne sløjfe presses til punktet. Topologisk ser det ud, hvis partiklen ikke bevæger sig overhovedet. Imidlertid kan i to dimensioner af løkken ikke krympe, fast fast på en anden partikel. Det betyder, at det ikke vil udøve løkken i processen. På grund af disse begrænsninger - detekteres kun i to dimensioner - sløjfen af en partikel omkring den anden er ikke ækvivalent med partikelets bolig på samme sted. Ja, hovedet går rundt. Derfor havde fysikere brug for tredje klasse af partikler - Eniona. Deres bølgefunktioner er ikke begrænset til to beslutninger, der definerer fermions og bosoner, og disse partikler er ingen andre.
I begyndelsen af 1980'erne brugte fysik for første gang disse betingelser for at observere "Fractional Quantum Hall Effect", hvor elektroner samles sammen for at skabe såkaldte quasipartikler, der har et slagtilfælde af en elektron. I 1984 viste Frank Willchek, Daniel Alovaya og John Robert Sriffera i det grundlæggende to-siders arbejde, at disse quasiparticles kan være alligevel. Men forskere observerede aldrig en sådan adfærd af quasipartikler, og kunne derfor ikke bevise, at anionerne ikke ens nogen fermioner eller bosoner.
Det er interessant: Hvorfor Quantum Physics er beslægtet med magi?
Derfor lykkedes en ny undersøgelse revolutionerende - fysikken endelig at bevise, at enionas opfører sig som et kryds mellem bosons og fermioners adfærd. Interessant, i 2016, beskrev tre fysik en eksperimentel opsætning, der lignede en lille intron-collider i to dimensioner. Feb og hans kolleger byggede noget svarende til at måle fluktuationerne af strømme i Collider.
De formåede at vise, at opførelsen af fjender nøjagtigt svarer til teoretiske forudsigelser. Generelt håber forfatterne af videnskabeligt arbejde, at forvirrende fjender vil kunne spille en vigtig rolle i at skabe kvantecomputere. Få mere at vide om, hvad der er en kvantcomputer, og hvordan det virker, læs i mit kollega Ramis Ganievs materiale.