2020 جهان را نه تنها به عنوان یک سال به یاد داشته باشید که تمام سوابق درجه حرارت قابل تصور و غیر قابل تصور را نیز از بین می برد، بلکه به عنوان یک دوره تاریخ بشری، که در آن وجود پادشاهی سوم ذرات به نام "انینا"، که در دو بعد در آن وجود دارد، به یاد می آورد همان زمان. به طور کلی، صحبت از فیزیک ذرات، لازم به ذکر است که تا همین اواخر تنها دو دسته یا پادشاهی - بوزون ها و فرم ها وجود داشت. معیار تقسیم ذرات ابتدایی به دو اردوگاه، مقدار پشت، تعداد کوانتومی است که لحظه خود را از پالس ذرات مشخص می کند. به عبارت دیگر، اگر چرخش به طور جداگانه گرفته شود ذرات توسط یک عدد صحیح تعیین می شود - در مقابل شما بوزون، و اگر نیمه رنجرر فرمیون است. در سال جاری، محققان اولین نشانه های وجود پادشاهی سوم ذرات را کشف کردند، که رفتار آنها مانند رفتار نه بوزون ها یا فرمیون ها نیست. ما می گوییم که انیوناها چیست و چرا کشف آنها برای فیزیک مدرن اهمیت زیادی دارد.
"انینا" چیست؟
هر ذره آخر در جهان از اشعه کیهانی به کوارک ها - هر دو فرمیون یا بوزون است. این دسته بندی ها بلوک های ساختمانی جهان را به دو پادشاهی مختلف تقسیم می کنند. در سال 2020، محققان اولین نشانه های موجود پادشاهی سوم ذرات را کشف کردند - انیوناها. جالب توجه است، دشمنان مانند فرمیون ها رفتار نمی کنند، و نه مانند بوزون؛ در عوض، رفتار آنها جایی در وسط است.
در مقاله منتشر شده در تابستان سال 2020، در مجله علم، فیزیکدانان اولین شواهد تجربی را کشف کردند که این ذرات به هیچ یک از فیزیکدانان شناخته شده پادشاهی ها متناسب نیستند. فرانک ویلچک، برنده جایزه نوبل در فیزیک از موسسه فناوری ماساچوست در مصاحبه ای با مجله فناوری ماساچوست، گفت: "ما از بوسون ها و فرمیون ها استفاده کردیم، و اکنون ما این پادشاهی سوم ذرات ابتدایی را داریم."
از آنجا که قوانین مکانیک کوانتومی، توصیف رفتار ذرات ابتدایی، بسیار متفاوت از قوانین شناخته شده فیزیک کلاسیک هستند، آنها آنها را بسیار دشوار می دانند. برای انجام این کار، محققان پیشنهاد می کنند تصور کنند ... حلقه شکل. همه به این دلیل که هنگامی که دشمنان بافته شده اند، یکی از آنها "پیچیده" در اطراف دیگر، تغییر حالت های کوانتومی است.
حتی مقالات هیجان انگیز تر در مورد قوانین مکانیک کوانتومی و آخرین اکتشافات در زمینه فیزیک، در کانال ما در Yandex.Dzen خوانده شده است. مقالات به طور منظم منتشر شده است که در سایت نیستند.
بنابراین تصور کنید که دو ذرات غیر قابل تشخیص مشابه با الکترونها هستند. یکی را بردارید، و سپس آن را در اطراف دیگر قرار دهید تا آن را به جایی که من راه خود را آغاز کردم، باز می گردانم. در نگاه اول ممکن است به نظر برسد که هیچ چیز تغییر نکرده است. و در واقع، در زبان ریاضی مکانیک کوانتومی، دو توابع موج توصیف وضعیت های اولیه و نهایی باید برابر با یا انحراف به یک واحد باشد. (در مکانیک کوانتومی، شما احتمال را محاسبه می کنید، خوردن یک تابع موج در یک مربع، به طوری که این ضریب - 1 شسته شده است).
اگر توابع موج ذرات یکسان باشند، قبل از اینکه شما بوزون. و اگر آنها با 1 ضریب رد شوند، پس شما به فرمه ها نگاه می کنید. و اگر چه نتیجه گیری به دست آمده در طول یک مطالعه جدید ممکن است به نظر می رسد صرفا ریاضی ورزش، آن را عواقب جدی برای فیزیک مدرن است.
سه پادشاهی ذرات ابتدایی
محققان همچنین خاطرنشان می کنند که مندرج ها اعضای ضد اجتماعی دنیای ذرات هستند، زیرا هرگز وضعیت کوانتومی را اشغال نمی کنند. به همین دلیل، الکترونهایی که متعلق به طبقه فاحشه به پوسته های مختلف اتمی در اطراف خود اتم می رسند. از این پدیده ساده اکثریت فضا در اتم وجود دارد - یک نوع شگفت انگیز از سیستم دوره ای و تمام شیمی.
همچنین بخوانید: دانشمندان به درک می رسند که چرا یک جهان وجود دارد
از سوی دیگر، بوزون ها ذرات گله ای هستند که توانایی شاد برای ترکیب و جدا کردن همان حالت کوانتومی دارند. بنابراین، فوتون هایی که متعلق به کلاس بوزون هستند می توانند از طریق یکدیگر عبور کنند، اجازه می دهد که اشعه های نور به صورت آزادانه حرکت کنند و از بین بروند.
اما چه اتفاقی می افتد اگر یک ذره کوانتومی را در اطراف دیگری داشته باشید؟ آیا آن را به حالت کوانتومی اصلی بازگشت؟ برای درک این یا نه، لازم است که در یک دوره کوتاه از توپولوژی پیشرفته - بررسی ریاضی فرم ها. اعتقاد بر این است که دو فرم از لحاظ توپولوژیک معادل هستند، اگر بتوان آن را بدون هیچ گونه اقدام اضافی (چسباندن یا جداسازی) تبدیل کرد. به عنوان گفته های قدیمی، دونات و قهوه قهوه ای، از لحاظ توپولوژیک معادل هستند، زیرا می توان به طور صحیح و به طور مداوم به دیگری شکل گرفت.
یک حلقه را در نظر بگیرید که ما وقتی یک ذره در اطراف دیگر چرخیدیم، انجام دادیم. در سه بعد، این حلقه را می توان به نقطه فشار داد. از لحاظ توپولوژی، به نظر می رسد اگر ذرات به هیچ وجه حرکت نکند. با این حال، در دو بعد از حلقه نمی تواند کوچک شود، آن را بر روی ذرات دیگر گیر کرده است. این به این معنی است که این حلقه را در فرآیند کار نخواهد کرد. به دلیل این محدودیت ها - تنها در دو بعد شناسایی شده است - حلقه یک ذره در اطراف دیگر معادل محل اقامت ذرات در همان محل نیست. بله، سر می رود به همین دلیل فیزیکدانان به کلاس سوم ذرات نیاز داشتند - انیونا. توابع موج آنها محدود به دو تصمیم نیست که فرم ها و بوزون ها را تعریف می کنند و این ذرات دیگر نیستند.
در اوایل دهه 1980، فیزیک برای اولین بار از این شرایط برای مشاهده "اثر تالار کوانتومی کوانتومی" استفاده کرد، که در آن الکترون ها با یکدیگر جمع آوری می شوند تا به اصطلاح quasipartics جمع آوری شوند که سکته مغزی یک الکترون دارند. در سال 1984، در کار اساسی دو صفحه ای، فرانک ویلچک، دانیل آلویا و جان رابرت سیرفرا، نشان داد که این Quasipartics می تواند به هر حال. اما دانشمندان هرگز چنین رفتارهایی از کوپلاستی را مشاهده نکردند و بنابراین نمیتوانند ثابت کنند که آنیون ها هیچ فرمیون یا بوزون نیستند.
جالب است: چرا فیزیک کوانتومی شبیه به سحر و جادو است؟
به همین دلیل است که یک مطالعه جدید انقلابی است - فیزیک در نهایت توانست اثبات کند که انیوناها مانند یک صلیب بین رفتار بوزون ها و فرمیون رفتار می کنند. جالب توجه است، در سال 2016، سه فیزیک یک راه اندازی آزمایشی را شرح دادند، شبیه یک Collider intron کوچک در دو بعد. Feb و همکارانش چیزی شبیه به اندازه گیری نوسانات جریان در Collider ساخته اند.
آنها توانستند نشان دهند که رفتار دشمنان دقیقا مطابق با پیش بینی های نظری است. به طور کلی، نویسندگان کار علمی امیدوارند که دشمنی گیج کننده بتواند نقش مهمی در ایجاد رایانه های کوانتومی ایفا کند. اطلاعات بیشتر در مورد یک کامپیوتر کوانتومی و نحوه کار آن، در مواد همکار من رامس گانیف بخوانید.