2020 mäletab maailma mitte ainult aastana, kes murdis kõik ettekujutatavad ja mõeldavad temperatuuri andmed, aga ka inimkonna ajaloo perioodil, mille jooksul on kolmandate osakeste kolmanda kuningriigi olemasolu nimega "Eniona", mis eksisteerivad kahes mõõtmes sama aeg. Üldiselt, rääkides osakeste füüsika, tuleb märkida, et alles hiljuti oli ainult kaks kategooriat või kuningriiki - Bosons ja Fermions. Elementaarsete osakeste jagamise kriteerium kaheks laagrile on tagakülje väärtus, kvantinumber, mis iseloomustab osakeste impulsi hetke. Teisisõnu, kui spin eraldi võetud osakesi määratakse täisarv - teie ees asuva täisarv ja kui pool-Ranger on Fermion. Sel aastal avastasid teadlased esimesed märgid osakeste kolmanda kuningriigi olemasolust, mille käitumine ei ole nagu kumbki või fermila käitumine. Me ütleme, mida Enionas on ja miks nende avastus on kaasaegse füüsika jaoks väga oluline.
Mis on "Enica"?
Iga viimane osakese universumis on kosmilistest kiirteedest kuni Quarksile - kas Fermion või Boson. Need kategooriad jagavad universumi ehitusplokid kaheks erinevaks kuningriigiks. Viimase 2020. aasta strateegia teadlasi avastanud esimesed märgid olemasolu kolmanda osakeste - Enionas. Huvitav on see, et andmed käituvad nagu fermions, ega nagu bosonid; Selle asemel on nende käitumine kusagil keskel.
Artiklis avaldati 2020. aasta suvel, ajakirjanduses, avastasid füüsikud esimesed eksperimentaalsed tõendid selle kohta, et need osakesed ei sobi ühegi tuntud kuningriigi tuntud füüsikuse. "Meil oli varem Bosons ja Fermions ja nüüd on meil see kolmas elementaarse osakeste kuningriik," ütles Frank Wilchk, Nobeli preemia võitja füüsika Massachusettsi Tehnoloogiainstituudist Quanta ajakirjaga.
Kuna elementaarsete osakeste käitumist kirjeldavad kvantmehaanika seadused on väga erinevad klassikalise füüsika tundlikest seadustest, mõistavad nad neid üsna raskeks. Selleks pakuvad teadlased ette kujutada ... joonista silmuseid. Kõik, sest kui erandid on kootud, on üks neist "pakitud" ümber, muutes Quantum State.
Veelgi põnevamaid artikleid Quantum mehaanika seaduste ja füüsika viimaste avastuste kohta lugege meie kanalil Yandex.dzenis. Seal on regulaarselt avaldatud artiklid, mis ei ole kohapeal.
Nii et kujutage ette kaks eristamatu osakesi sarnane elektronidega. Võta üks ja murdke see ümber teise, nii et see naaseb selle juurde, kus ma alustasin oma teed. Esmapilgul võib tunduda, et midagi pole muutunud. Ja tõepoolest, kvantmehaanika matemaatilisel keelel peavad esialgse ja lõpparuandeid kirjeldavaid kahte laine funktsioone olema võrdne või neil on kõrvalekalle üheks üksuseks. (Kvantmehaanika puhul arvutate tõenäosuse, et te vaatate, söödes lainefunktsiooni ruutu, nii et see koefitsient - 1 pestakse).
Kui osakeste lainefunktsioonid on identsed, siis enne bosonid. Ja kui nad lükatakse tagasi 1 koefitsiendiga, siis vaatate fermionsi. Ja kuigi uue uuringu käigus saadud järeldus võib tunduda puhtalt matemaatiline harjutus, mõjutab see kaasaegsele füüsikale tõsiseid tagajärgi.
Kolm elementaarsete osakeste kuningriiki
Teadlased märgivad ka, et fermions on osakeste maailma antisotsiaalsed liikmed, kuna nad ei ole kunagi sama kvantitasu. Sellepärast kuuluvad Fermioni klassi kuuluvad elektronid erinevatesse aatomi kestadesse aatomi ümber. Selle lihtsa nähtuse kohta on aatomi puhul enamus ruumi - hämmastav valik perioodilise süsteemi ja kõik keemia.
Lugege ka: Teadlased lähenesid arusaamisele, miks on universumi
Bosonid, teiselt poolt, on karja osakesi, millel on õnnelik võime ühendada ja eraldada sama kvant olekut. Seega fotonid, mis kuuluvad bosonide klassi kuuluvad, võivad üksteise kaudu läbi viia, võimaldades kergekiire vabalt liikuda ja mitte hajutada.
Aga mis juhtub, kui teil on veel üks kvant osakese ümber? Kas see naaseb algse kvantitase? Selle mõistmiseks või mitte, on vaja süvendada lühikese topoloogia kursusel - vormide matemaatiline uurimine. Arvatakse, et kaks vormi on topologically ekvivalendid, kui neid saab teisendada teise ilma täiendavate toiminguteta (liimimine või eraldamine). Donut ja kohvi kruus, nagu vana ütlus ütleb, on topologically samaväärne, sest üks saab sujuvalt ja pidevalt moodustada teisele.
Mõtle silmusele, mida me tegime, kui üks osakese pöörati ümber teise. Kolmes mõõtmes võib seda silmuseid pigistada punktini. Topologically näeb välja, kui osakese ei liikunud üldse. Siiski ei saa silmuse kahel mõõtmel kahaneda, see ummikus teise osakese. See tähendab, et see ei tööta protsessi silmuse välja. Selle piirangute tõttu avastati ainult kahes mõõtmes - ühe osakese silmus teise ümber ei ole võrdne osakeste elukohaga samas kohas. Jah, pea läheb ümber. Sellepärast vajavad füüsikud osakeste kolmanda klassi - Eniona. Nende laine funktsioonid ei piirdu kahe otsusega, mis määratlevad fermions ja bosonid ja need osakesed ei ole muud.
1980. aastate alguses kasutas füüsika esimest korda neid tingimusi "fraktsioneeriva kvantsaali efekti" jälgimiseks, kus elektronid kogutakse kokku, et luua nn kvaasipartikartikartikartiklid, millel on ühe elektroni insult. 1984. aastal näitasid Frank Willchek, Daniel Alovaya ja John Robert Sriffera põhilised kahelehekülje töös, et need kvaasipartiklid võivad olla igal juhul. Kuid teadlased ei tähendanud sellist kvaasiparkeste käitumist ja seetõttu ei suutnud anioonide tõestada, et anioonid ei ole nii mis tahes fermions ega bosonid.
See on huvitav: Miks quantum füüsika on sarnane maagia?
See on põhjus, miks uus uuring on revolutsiooniline - füüsika lõpuks suutis tõestada, et Enionas käituvad nagu risti käitumise vahel Bosons ja Fermions. Huvitav on see, et 2016. aastal kirjeldas kolme füüsika eksperimentaalset setupit, mis meenutab väikese introni kokkuvariseja kahes mõõtmes. Veebruar ja tema kolleegid ehitasid midagi sarnast mõõta kõikumiste kõikumisi Collider.
Neil õnnestus näidata, et käitumine kujundeid vastab täpselt teoreetilistele prognoosidele. Üldiselt loodavad teadusliku töö autorid, et segaduste tekitamine suudab mängida kvantarvutite loomisel olulist rolli. Lisateave selle kohta, mis on Quantum arvuti ja kuidas see toimib, loe materjali mu kolleegi ramis Ganiev.