Το 2020 θα θυμάται τον κόσμο όχι μόνο ως έτος που έσπασε όλα τα φανταστικά και αδιανόητα ρεκόρ θερμοκρασίας, αλλά και ως περίοδος της ανθρώπινης ιστορίας, κατά τη διάρκεια της οποίας η ύπαρξη του τρίτου βασιλείου των σωματιδίων που ονομάζεται "Eniona", η οποία υπάρχει σε δύο διαστάσεις στο Ίδια στιγμή. Γενικά, μιλώντας για τη φυσική των σωματιδίων, πρέπει να σημειωθεί ότι μέχρι πρόσφατα υπήρχαν μόνο δύο κατηγορίες ή βασίλεια - βοσόνια και φερμάνια. Το κριτήριο για τη διαχωριστική στοιχειώδη σωματίδια σε δύο στρατόπεδα είναι η τιμή της πλάτης, του κβαντικού αριθμού, ο οποίος χαρακτηρίζει τη δική του στιγμή του παλμού σωματιδίων. Με άλλα λόγια, εάν το περιστροφικό ξεχωριστά λαμβανόμενο σωματίδια καθορίζεται από έναν ακέραιο - μπροστά σας, και αν ο μισός Ranger είναι φερμαριός. Φέτος, οι ερευνητές ανακάλυψαν τα πρώτα σημάδια της ύπαρξης του τρίτου βασιλείου των σωματιδίων - των κονδυλίων, των οποίων η συμπεριφορά δεν είναι σαν τη συμπεριφορά ούτε των βοσώνων ή των φερμώνων. Λέμε τι είναι ο Enionas και γιατί η ανακάλυψή τους έχει μεγάλη σημασία για τη σύγχρονη φυσική.
Τι είναι το "Eniona";
Κάθε τελευταίο σωματίδιο στο σύμπαν είναι από κοσμικές ακτίνες έως κουάρκ - είτε Fermion είτε Boson. Αυτές οι κατηγορίες χωρίζουν τα δομικά στοιχεία του σύμπαντος σε δύο διαφορετικά βασίλεια. Το τελευταίο 2020, οι ερευνητές ανακάλυψαν τα πρώτα σημάδια της ύπαρξης του τρίτου βασιλείου των σωματιδίων - ΕΝΙΩΝΑΣ. Είναι ενδιαφέρον ότι οι κείλοι δεν συμπεριφέρονται σαν φερμοί, ούτε σαν τα βοσόνια. Αντ 'αυτού, η συμπεριφορά τους είναι κάπου στη μέση.
Στο άρθρο, που δημοσιεύθηκε το καλοκαίρι του 2020, στο περιοδικό Science, οι φυσικοί ανακάλυψαν τα πρώτα πειραματικά στοιχεία ότι αυτά τα σωματίδια δεν ταιριάζουν σε κανέναν από τους γνωστούς φυσικούς του Βασιλείου. "Συνηθίζαμε να έχουμε βόμβους και φερμάνες, και τώρα έχουμε αυτό το τρίτο βασίλειο στοιχειώδους σωματιδίων", δήλωσε ο Frank Wilchk, ο νικητής του Νόμπελ Βραβείων στη Φυσική από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης σε μια συνέντευξη με το Quanta Magazine.
Δεδομένου ότι οι νόμοι της κβαντικής μηχανικής, που περιγράφουν τη συμπεριφορά των στοιχειώδους σωματιδίων, είναι πολύ διαφορετικές από τους γνωστούς νόμους της κλασσικής φυσικής, τους καταλαβαίνουν αρκετά δύσκολες. Για να το κάνετε αυτό, οι ερευνητές προσφέρουν να φανταστούν ... τους βρόχους. Όλοι και όταν οι Κίνιοι υφαντοί, ένας από αυτούς είναι "τυλιγμένος" γύρω από την άλλη, αλλάζοντας κβαντομηχανές.
Ακόμη πιο συναρπαστικά άρθρα σχετικά με τους νόμους της κβαντικής μηχανικής και τις τελευταίες ανακαλύψεις στον τομέα της φυσικής, διαβάζοντας στο κανάλι μας στο yandex.dzen. Υπάρχουν τακτικά δημοσιευμένα άρθρα που δεν βρίσκονται στην περιοχή.
Φανταστείτε λοιπόν δύο αδιαμφισβήτητα σωματίδια παρόμοια με τα ηλεκτρόνια. Πάρτε ένα, και στη συνέχεια τυλίξτε το γύρω από ένα άλλο, ώστε να επιστρέψει εκεί που ξεκίνησα το δρόμο μου. Με την πρώτη ματιά μπορεί να φαίνεται ότι τίποτα δεν έχει αλλάξει. Και μάλιστα, στη μαθηματική γλώσσα της κβαντικής μηχανικής, δύο λειτουργίες κύματος που περιγράφουν τα αρχικά και τα τελικά κράτη πρέπει να είναι είτε ίση είτε να έχουν απόκλιση σε μία μονάδα. (Στην κβαντική μηχανική, υπολογίζετε την πιθανότητα να παρατηρήσετε, τρώτε μια λειτουργία κύματος σε ένα τετράγωνο, έτσι ώστε αυτός ο συντελεστής - 1 να ξεπλυθεί).
Εάν οι λειτουργίες κύματος του σωματιδίου είναι πανομοιότυπες, τότε πριν από τους Bosons. Και αν απορριφθούν από 1 συντελεστή, τότε κοιτάτε τις φερμοί. Και παρόλο που το συμπέρασμα που λαμβάνεται κατά τη διάρκεια μιας νέας μελέτης μπορεί να φαίνεται καθαρά μαθηματική άσκηση, έχει σοβαρές συνέπειες για τη σύγχρονη φυσική.
Τρία βασίλεια στοιχειωδών σωματιδίων
Οι ερευνητές σημειώνουν επίσης ότι οι φερμιόνι είναι αντικοινωνικά μέλη του κόσμου των σωματιδίων, αφού ποτέ δεν καταλαμβάνουν την ίδια κβαντική κατάσταση. Εξαιτίας αυτού, τα ηλεκτρόνια που ανήκουν στην κατηγορία Fermion εμπίπτουν σε διάφορα ατομικά κοχύλια γύρω από το ίδιο το άτομο. Από αυτό το απλό φαινόμενο υπάρχει πλειοψηφία χώρου στο Atom - μια εκπληκτική ποικιλία περιοδικών συστημάτων και όλη η χημεία.
Διαβάστε επίσης: Οι επιστήμονες πλησίασαν την κατανόηση γιατί υπάρχει σύμπαν
Οι Bosons, από την άλλη πλευρά, είναι σωματίδια αγέλης που έχουν ευτυχισμένη ικανότητα να συνδυάζουν και να διαχωρίζουν την ίδια κβαντική κατάσταση. Έτσι, τα φωτόνια που ανήκουν στην τάξη των βοσώνων μπορούν να περάσουν ο ένας τον άλλον, επιτρέποντας τις ακτίνες του φωτός να κινούνται ελεύθερα και να μην διαχέονται.
Αλλά τι συμβαίνει εάν έχετε ένα κβαντικό σωματίδιο γύρω από το άλλο; Θα επιστρέψει στην αρχική κβαντική κατάσταση; Για να το καταλάβετε αυτό ή όχι, είναι απαραίτητο να εμβαθύνετε σε μια σύντομη πορεία τοπολογίας - μαθηματική εξέταση των εντύπων. Πιστεύεται ότι δύο μορφές είναι τοπολογικά ισοδύναμα αν κάποιος μπορεί να μετατραπεί σε άλλο χωρίς πρόσθετες ενέργειες (κόλληση ή διαχωρισμό). Ο ντόνατς και η κούπα του καφέ, όπως λέει η παλιά ρολή, είναι τοπολογικά ισοδύναμα, επειδή κανείς μπορεί να διαμορφωθεί ομαλά και συνεχώς σε άλλο.
Εξετάστε ένα βρόχο που κάναμε όταν ένα σωματίδιο περιστρέφεται γύρω από το άλλο. Σε τρεις διαστάσεις, αυτός ο βρόχος μπορεί να συμπιεστεί στο σημείο. Τοπολογικά, μοιάζει αν το σωματίδιο δεν κινήθηκε καθόλου. Ωστόσο, σε δύο διαστάσεις του βρόχου δεν μπορεί να συρρικνωθεί, κολλήσει σε ένα άλλο σωματίδιο. Αυτό σημαίνει ότι δεν θα λειτουργήσει το βρόχο στη διαδικασία. Λόγω αυτών των περιορισμών - που ανιχνεύονται μόνο σε δύο διαστάσεις - ο βρόχος ενός σωματιδίου γύρω από το άλλο δεν ισοδυναμεί με την κατοικία του σωματιδίου στον ίδιο τόπο. Ναι, το κεφάλι πηγαίνει γύρω. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι φυσικοί χρειάζονται την τρίτη τάξη των σωματιδίων - Εγιόδα. Οι λειτουργίες κύματος τους δεν περιορίζονται σε δύο αποφάσεις που ορίζουν τις φερμιόνια και τα βοσόνια και αυτά τα σωματίδια δεν είναι άλλα.
Στις αρχές της δεκαετίας του 1980, η φυσική για πρώτη φορά χρησιμοποίησε αυτές τις συνθήκες για την παρατήρηση του "κλασματικού κβαντικού φαινόμενου εφέ", στην οποία τα ηλεκτρόνια συλλέγονται μαζί για να δημιουργήσουν τα λεγόμενα κηλιδικά που έχουν ένα εγκεφαλικό επεισόδιο ενός ηλεκτρονίου. Το 1984, στη θεμελιώδη εργασία δύο σελίδων, ο Frank Willchek, ο Daniel Alovaya και ο John Robert Sriffera έδειξαν ότι αυτά τα κυλίσματα μπορούν να είναι οπωσδήποτε. Αλλά οι επιστήμονες δεν παρατήρησαν ποτέ μια τέτοια συμπεριφορά των quasiparticles και ως εκ τούτου δεν μπορούσαν να αποδείξουν ότι τα ανιόντα δεν είναι τόσο φερμοί ή βοσόνια.
Είναι ενδιαφέρον: Γιατί η κβαντική φυσική είναι παρόμοια με τη μαγεία;
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μια νέα μελέτη είναι η επαναστατική - η φυσική τελικά κατόρθωσε να αποδείξει ότι ο Επείνας συμπεριφέρεται σαν σταυρός μεταξύ της συμπεριφοράς των βοσπών και των φερμώνων. Είναι ενδιαφέρον ότι το 2016, τρεις φυσικές περιέγραψαν μια πειραματική ρύθμιση, που μοιάζει με ένα μικροσκοπικό περιπλανητήρι σε δύο διαστάσεις. Feb και οι συνάδελφοί του χτίστηκαν κάτι παρόμοιο με τη μέτρηση των διακυμάνσεων των ρευμάτων σε συνεργάτη.
Κατάφεραν να δείξουν ότι η συμπεριφορά των κέντρων ανταποκρίνεται ακριβώς στις θεωρητικές προβλέψεις. Σε γενικές γραμμές, οι συντάκτες της επιστημονικής εργασίας ελπίζουν ότι οι σύγχρονες διαδρομές θα μπορούν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στη δημιουργία κβαντικών υπολογιστών. Μάθετε περισσότερα σχετικά με το τι είναι ένας κβαντικός υπολογιστής και πώς λειτουργεί, διαβάστε στο υλικό του συναδέλφου μου Ramis Ganiev.