2020 wird sich an die Welt erinnern, nicht nur als Jahr, der alle erdenklichen und unvorstellbaren Temperaturunterlagen, sondern auch als Zeitraum der menschlichen Geschichte, in der das Vorhandensein des dritten Königreichteilchens "Eniona" gebrochen hat, das in zwei Dimensionen an der gleiche Zeit. Im Allgemeinen sollte darauf hingewiesen werden, dass bis vor kurzem nur zwei Kategorien oder Königreiche - Bosons und Fermionen waren. Das Kriterium für die Trennung von Elementarteilchen in zwei Lager ist der Wert der Rücken-, Quantenzahl, der seinen eigenen Moment des Partikelimpulses charakterisiert. Mit anderen Worten, wenn die Spin getrennte Partikel von einer Ganzzahl ergreift - vor Ihrem Boson, und wenn der Half-Ranger Fermion ist. In diesem Jahr entdeckten die Forscher die ersten Anzeichen des Vorhandenseins des dritten Königreichs von Partikeln, dessen Verhalten nicht wie das Verhalten weder Bosons oder Fermionen ist. Wir sagen, was Enionas ist und warum ihre Entdeckung für die moderne Physik von großer Bedeutung ist.
Was ist "Eniona"?
Jedes letzte Teilchen im Universum stammt aus kosmischen Strahlen bis zu Quarks - entweder Fermion oder Boson. Diese Kategorien teilen die Bausteine des Universums in zwei verschiedene Königreiche auf. In den letzten 2020 entdeckten die Forscher die ersten Anzeichen des Vorhandenseins des dritten Königreichs von Partikeln - Enionas. Interessanterweise verhalten sich die Elektroden nicht wie Fermionen, noch wie Bosonen; Stattdessen ist ihr Verhalten irgendwo in der Mitte.
In dem im Sommer 2020 veröffentlichten Artikel entdeckten Physiker in der Journalwissenschaftler den ersten experimentellen Nachweis, dass diese Partikel nicht in eine der bekannten Physiker der Königreiche passen. "Wir hatten früher Bosonen und Fermionen, und jetzt haben wir dieses dritte Königreich der elementaren Partikel", sagte Frank Wilchk, der Nobelpreisträger, der Nobelpreisträger in Physik vom Massachusetts-Institut für Technologie in einem Interview mit dem Quanta Magazine.
Seit den Gesetzen der Quantenmechanik, die das Verhalten von Elementarteilchen beschreibt, unterscheiden sich die bekannten Gesetze der klassischen Physik sehr, sie verstehen sie ziemlich schwierig. Darüber hinaus bieten Forscher an, sich vorzustellen ... Figure Loops. Alle, denn wenn die Träger gewebt sind, ist einer von ihnen um die anderen, wechselnde Quantenzustände "umwickelt".
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Stellen Sie sich also zwei nicht unterscheidbare Partikel, die den Elektronen ähnlich sind. Nehmen Sie eins, und wickeln Sie es dann um einen anderen, damit er zurückkehrt, wo ich mit dem Weg begann. Auf den ersten Blick mag es scheinen, dass sich nichts geändert hat. In der Tat müssen auf der mathematischen Sprache der Quantenmechanik zwei Wellenfunktionen, die die Anfangs- und Endzustände beschreiben, entweder gleich sein oder eine Abweichung in eine Einheit haben. (In der Quantenmechanik berechnen Sie die Wahrscheinlichkeit, dass Sie beobachten, und essen eine Wellenfunktion in einem Quadrat, so dass dieser Koeffizient - 1 weggespült wird).
Wenn die Wellenfunktionen des Partikels identisch sind, dann vor dem Bosons. Und wenn sie mit einem Koeffizienten abgelehnt werden, schauen Sie sich Fermionen an. Und obwohl die im Verlauf einer neuen Studie erhaltene Schlussfolgerung rein mathematischer Übung erscheinen mag, hat er schwerwiegende Folgen für moderne Physik.
Drei Königreiche elementare Partikel
Forscher beachten auch, dass Fermionen antisoziale Mitglieder der Welt der Partikel sind, da sie niemals den gleichen Quantenstaat einnehmen. Aus diesem Grund fallen Elektronen, die zur Fermion-Klasse gehören, in verschiedene Atomschalen um das Atom selbst fallen. Von diesem einfachen Phänomen gibt es einen Großteil des Raums im Atom - eine erstaunliche Vielfalt des periodischen Systems und aller Chemie.
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Bosonen dagegen sind Herdepartikel, die eine glückliche Fähigkeit haben, den gleichen Quantenzustand zu kombinieren und zu trennen. Somit können Photonen, die zur Klasse von Bosonen gehören, durcheinander durchgehen, wodurch sich die Lichtstrahlen frei bewegen können, um sich frei zu bewegen, und nicht dissipieren.
Aber was passiert, wenn Sie ein Quantenteilchen um einen anderen haben? Wird es in den ursprünglichen Quantenstatus zurückkehren? Um dies zu verstehen oder nicht zu verstehen, ist es notwendig, in einem kurzen Kurs der Topologie zu vertiefen - mathematische Untersuchung von Formen. Es wird angenommen, dass zwei Formen topologisch gleichwertig sind, wenn man ohne zusätzliche Aktionen (Verkleben oder Trennung) in einen anderen umgewandelt werden kann. Donut und Kaffeetasse, wie das alte Sprichwort sagt, sind topologisch gleichwertig, da man reibungslos und kontinuierlich mit einem anderen geformt werden kann.
Betrachten Sie eine Schleife, die wir getan haben, wenn ein Teilchen um das andere gedreht wurde. In drei Dimensionen kann diese Schleife bis zum Punkt gedrückt werden. Topologisch sieht es aus, wenn sich das Partikel überhaupt nicht bewegt hat. In zwei Abmessungen der Schleife können jedoch nicht schrumpfen, er steckt auf einem anderen Teilchen fest. Dies bedeutet, dass es die Schleife im Prozess nicht herausfindet. Wegen dieser Einschränkungen - nur in zwei Abmessungen nachgewiesen - ist die Schleife eines Partikels um den anderen nicht dem Wohnsitz des Partikels an derselben Stelle äquivalent. Ja, der Kopf geht um. Deshalb brauchten Physiker die dritte Klasse von Partikeln - Eniona. Ihre Wellenfunktionen sind nicht auf zwei Entscheidungen beschränkt, die Fermionen und Bosonen definieren, und diese Partikel sind kein anderer.
In den frühen achtziger Jahren verwendete die Physik zum ersten Mal diese Bedingungen für die Beobachtung des "fraktionalen Quantenhalleneffekts", in dem Elektronen miteinander gesammelt werden, um sogenannte Quasisticles zu erzeugen, die einen Strich von einem Elektronen aufweisen. 1984 zeigten in der fundamentalen zweiseitigen Arbeit, Frank Willchek, Daniel Alovaya und John Robert Sriffera, dass diese Quasipartikel trotzdem sein können. Wissenschaftler beobachten jedoch nie ein solches Verhalten von Quasiparticles, und konnten daher nicht nachweisen, dass die Anionen keine Fermionen oder Bosonen gleichermaßen sind.
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Deshalb ist eine neue Studie revolutionär - Physik schließlich gelang es schließlich zu beweisen, dass sich die Enionas wie ein Kreuz zwischen dem Verhalten von Bosonen und Fermionen verhalten. Interessanterweise beschrieb 2016 drei Physik ein experimentelles Setup, das einem winzigen Intron-Kollider in zwei Dimensionen ähnelte. Feb und seine Kollegen bauten etwas Ähnliches, um die Schwankungen der Strömungen in Collider zu messen.
Es gelang ihnen zu zeigen, dass das Verhalten von Anionen genau den theoretischen Vorhersagen entspricht. Im Allgemeinen hoffen die Autoren der wissenschaftlichen Arbeit, dass verwirrende Engionen eine wichtige Rolle bei der Erstellung von Quantencomputern spielen können. Erfahren Sie mehr darüber, was ein Quantum-Computer ist und wie es funktioniert, lesen Sie das Material meines Kollegen Ramis Ganiev.