2020 recordará el mundo no solo como un año que rompió todos los registros de temperatura imaginables e inconcebibles, sino también como un período de historia humana, durante la cual la existencia del tercer reino de partículas llamó "Eniona", que existe en dos dimensiones en el Mismo tiempo. En general, hablando de la física de partículas, se debe tener en cuenta que hasta hace poco hubo solo dos categorías o reinos, bosones y fermiones. El criterio para dividir partículas elementales en dos campamentos es el valor de la espalda, el número cuántico, que caracteriza su propio momento del pulso de partículas. En otras palabras, si las partículas de giro tomadas por separado están determinadas por un entero, frente a usted, y si el medio guardabosques es Fermion. Este año, los investigadores descubrieron los primeros signos de la existencia del tercer reino de partículas, cuyo comportamiento no es como el comportamiento de los bosones ni fermiones. Decimos lo que es Enionas y por qué su descubrimiento es de gran importancia para la física moderna.
¿Qué es "Eniona"?
Cada última partícula en el universo es de rayos cósmicos a quarks, ya sea Fermion o Boson. Estas categorías dividen los bloques de construcción del universo en dos reinos diferentes. En los últimos 2020, los investigadores descubrieron los primeros signos de la existencia del tercer reino de partículas - Enionas. Curiosamente, las 2ncias no se comportan como fermiones, ni similares a los bosones; En cambio, su comportamiento está en algún lugar en el medio.
En el artículo, publicado en el verano de 2020, en la revista Science, los físicos descubrieron la primera evidencia experimental de que estas partículas no encajan en ninguno de los conocidos físicos de los reinos. "Solíamos tener bosones y fermiones, y ahora tenemos este tercer reino de partículas elementales", dijo Frank Wilchk, ganador del Premio Nobel en Física del Instituto de Tecnología de Massachusetts en una entrevista con la revista Quanta.
Dado que las leyes de la mecánica cuántica, describiendo el comportamiento de las partículas elementales, son muy diferentes de las conocidas leyes de la física clásica, los entienden bastante difíciles. Para hacer esto, los investigadores ofrecen imaginar ... Figura Bucles. Todo porque cuando las eniones están tejidas, una de ellas está "envuelta" alrededor del otro, cambiando los estados cuánticos.
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Así que imagina dos partículas indistinguibles similares a los electrones. Tome uno, y luego envuélvelo alrededor de otro para que vuelva a donde comencé mi camino. A primera vista, puede parecer que nada ha cambiado. Y, de hecho, en el lenguaje matemático de la mecánica cuántica, dos funciones de ondas que describen los estados iniciales y finales deben ser iguales o tener una desviación en una unidad. (En la mecánica cuántica, calcula la probabilidad de que usted observe, comiendo una función de onda en un cuadrado, de modo que este coeficiente - 1 se lava).
Si las funciones de onda de la partícula son idénticas, entonces antes de que los bosones. Y si son rechazados por 1 coeficiente, entonces miras a Fermions. Y aunque la conclusión obtenida en el curso de un nuevo estudio puede parecer un ejercicio puramente matemático, tiene graves consecuencias para la física moderna.
Tres reinos de partículas elementales.
Los investigadores también observan que los fermiones son miembros antisociales del mundo de las partículas, ya que nunca ocupan el mismo estado cuántico. Debido a esto, los electrones que pertenecen a la clase de Fermión caen en diversas conchas atómicas alrededor del átomo en sí. De este simple fenómeno, hay una mayoría de espacio en el átomo, una increíble variedad de sistema periódico y toda la química.
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Los bosones, por otro lado, son partículas de manada que tienen una capacidad feliz para combinar y separar el mismo estado cuántico. Por lo tanto, los fotones que pertenecen a la clase de los bosones pueden pasar entre sí, lo que permite que los rayos de luz se muevan libremente, y no se disipen.
Pero, ¿qué pasa si tienes una partícula cuántica alrededor de otra? ¿Volverá al estado cuántico original? Para entender esto o no, es necesario profundizar en un corto trato de topología: examen matemático de los formularios. Se cree que dos formas son topológicamente equivalentes si se puede transformar en otro sin ninguna acción adicional (pegado o separación). Donut y taza de café, como dice el viejo dicho, son topológicamente equivalentes, porque uno se puede formar suavemente y continuamente a otro.
Considere un bucle que hicimos cuando una partícula giró alrededor de la otra. En tres dimensiones, este bucle puede ser exprimido hasta el punto. Topológicamente, parece que si la partícula no se moviera en absoluto. Sin embargo, en dos dimensiones del bucle no se puede reducir, se pegó en otra partícula. Esto significa que no funcionará en el bucle en el proceso. Debido a estas restricciones, se detectó solo en dos dimensiones: el bucle de una partícula alrededor del otro no es equivalente a la residencia de la partícula en el mismo lugar. Sí, la cabeza da la vuelta. Es por eso que los físicos necesitaban la tercera clase de partículas - Eniona. Sus funciones de onda no se limitan a dos decisiones que definen fermiones y bosones y estas partículas no son otras.
A principios de la década de 1980, la física por primera vez utilizó estas condiciones para observar el "efecto de la sala cuántico fraccional", en la que se recolectan electrones para crear las llamadas cuasipartículas que tienen un derrame cerebral de un electrón. En 1984, en el trabajo fundamental de dos páginas, Frank Willchek, Daniel Alovaya y John Robert Sriffera demostraron que estas cuasipartículas pueden ser de todos modos. Pero los científicos nunca observaron tal comportamiento de las cuasipartículas, y por lo tanto no pudieron probar que los aniones no son iguales de fermiones o bosones.
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Es por eso que un nuevo estudio es revolucionario: la física finalmente logró demostrar que las ENIULAS se comportan como una cruz entre el comportamiento de los bosones y los fermiones. Curiosamente, en 2016, tres física describieron una configuración experimental, que se asemeja a un pequeño colisionador de intrón en dos dimensiones. Febrero y sus colegas construyeron algo similar a medir las fluctuaciones de las corrientes en el colisionador.
Se las arreglaron para mostrar que el comportamiento de las eiones corresponde exactamente a las predicciones teóricas. En general, los autores de trabajo científica esperan que las personas confundidas puedan desempeñar un papel importante en la creación de computadoras cuánticas. Obtenga más información sobre lo que es una computadora cuántica y cómo funciona, lea en el material de mi colega Ramis Ganiev.