2020 muistaa maailman paitsi vuosi, joka rikkoi kaikki kuviteltavissa olevat ja käsittämättömät lämpötila-tietueet, mutta myös ihmisen historian ajan, jonka aikana kolmannen valtakunnallisen kuningaskunnan olemassaolo nimeltään "Eniona", joka on olemassa kahdessa ulottuvuudessa samaan aikaan. Yleensä hiukkasfysiikan puhuminen on huomattava, että vasta äskettäin oli vain kaksi ryhmää tai valtakuntaa - Bosonit ja Fermions. Peruspartikkelien jakamisen kriteeri kahteen leiriin on selän arvo, kvanttinumero, joka kuvaa omaa hiukkaspulssinsa. Toisin sanoen, jos spin erikseen otetut hiukkaset määritetään kokonaisluku - sinun bosonin edessä ja jos puoli-Ranger on Fermion. Tänä vuonna tutkijat löysivät ensimmäiset partikkelien kolmannen valtakunnan olemassaolosta, jonka käyttäytyminen ei ole kuin bosonien tai fermionien käyttäytyminen. Kerromme, mitä Eionas on ja miksi heidän keksintään on erittäin tärkeä nykyaikaiselle fysiikalle.
Mikä on "Eniona"?
Jokainen maailmankaikkeuden viimeinen hiukkas on kosmisista säteistä Quarks - joko Fermion tai Boson. Nämä luokat jakavat maailmankaikkeuden rakennuspalikat kahteen eri valtakuntaan. Viimeisten 2020 aikana tutkijat löysivät ensimmäiset merkkejä partikkelien kolmannen valtakunnan olemassaolosta - Enionas. Mielenkiintoista on, että enionit eivät käyttäydy kuten Fermions, eikä Bosonit; Sen sijaan niiden käyttäytyminen on jonnekin keskellä.
Artikkelissa, joka julkaistiin kesällä 2020, lehden tiede, fyysikot löysivät ensimmäiset kokeelliset todisteet siitä, että nämä hiukkaset eivät sovi mihinkään valtakuntien tunnetuille fyysisille. "Meillä oli tapana olla bosoneja ja fermioita, ja nyt meillä on tämä kolmas alkeellisten hiukkasten valtakunta", sanoi Frank Wilchk, Nobel-palkinnon voittaja fysiikassa Massachusettsin teknologiainstituutista Quanta-lehden haastattelussa.
Koska quantum-mekaniikan lakeja, kuvailee peruskokoisia hiukkasten käyttäytymistä, ovat hyvin erilaiset klassisen fysiikan tunnetuista lakeista, he ymmärtävät ne melko vaikeiksi. Tehdä tämä, tutkijat tarjoavat kuvittelemaan ... Kuvailmukat. Kaikki, koska kun enionit ovat kudottuja, yksi niistä on "kääritty" toisten ympärille, muuttuvat kvanttivaltiot.
Vielä jännittävämpiä artikkeleita kvanttimekaniikan lakeista ja viimeisimmistä löytöistä fysiikan alalla, lue kanavamme Yandex.dzenissä. Säännöllisesti julkaistaan artikkeleita, jotka eivät ole sivustolla.
Niin kuvittele kaksi erottamatonta hiukkasia, jotka ovat samanlaisia kuin elektronit. Ota yksi, ja kääri se toiseen niin, että se palaa siihen, missä aloitin tien. Ensi silmäyksellä saattaa tuntua, että mikään ei ole muuttunut. Ja todellakin kvanttimekaniikan matemaattisella kielellä kaksi aaltofunktiota, jotka kuvaavat alkuperäisiä ja lopullisia valtioita, on oltava joko yhtä suuria tai poikkeamaa yhteen yksikköön. (Quantum Mechanicsissa lasketaan todennäköisyys, jonka havaitset, syödä aaltofunktiota neliöllä, jotta tämä kerroin - 1 pestään pois).
Jos hiukkanen aaltofunktiot ovat identtiset, sitten ennen bosoneja. Ja jos ne hylätään 1 kertoimella, katsot Fermions. Ja vaikka uuden tutkimuksen aikana saadut päätelmät voivat tuntua pelkästään matemaattisesta käytöstä, sillä on vakavia seurauksia nykyaikaiseen fysiikkaan.
Kolme alkeellisen hiukkasten valtakuntaa
Tutkijat huomauttavat myös, että fermions ovat hiukkasten maailmanlaajuisia jäseniä, koska he eivät koskaan ole samaa kvanttivaltiota. Tämän vuoksi Fermion-luokkaan kuuluvat elektronit kuuluvat erilaisiin atomi-kuoriin itse atomin ympärille. Yksinkertaisesta ilmiöstä Atomissa on suurin osa avaruudesta - hämmästyttävä valikoima jaksottainen järjestelmä ja kaikki kemia.
Lue myös: Tutkijat lähestyivät ymmärrystä, miksi on olemassa maailmankaikkeus
Bosonit toisaalta ovat karjapartikkeleita, joilla on onnellinen kyky yhdistää ja erottaa sama kvanttivaltio. Näin ollen bosonien luokkaan kuuluvat fotonit voivat kulkea toistensa läpi, mikä mahdollistaa valonsäteet liikkua vapaasti ja ei hajota.
Mutta mitä tapahtuu, jos sinulla on yksi kvantti hiukkas toinen? Palaateko se alkuperäiseen kvanttitilaan? Ymmärtää tämä vai ei, on välttämätöntä syventää lyhyessä ajassa topologia - lomakkeiden matemaattinen tutkimus. Uskotaan, että kaksi muotoa ovat topologisesti vastaava, jos voidaan muuntaa toiseen ilman lisätoimia (liimaus tai erottaminen). Donitsi ja kahvi muki, kuten vanha sanonta sanoo, ovat topologisesti vastaavia, koska se voidaan tasaisesti ja jatkuvasti toiselle.
Harkitse silmukkaa, jonka teimme, kun yksi hiukkas kääntyi toiseen. Kolmessa ulottuvuudessa tämä silmukka voidaan puristaa pisteeseen. Topologisesti se näyttää, jos hiukkas ei liiku lainkaan. Kuitenkin kahdessa ulottuvuudessa silmukan ulottuvuutta ei voi kutistua, se jumissa toisessa hiukkasessa. Tämä tarkoittaa, että se ei toimi prosessin silmukkaa. Tämän rajoituksen vuoksi - havaitaan vain kahdessa ulottuvuudessa - yhden hiukkasen silmukka ympärillä ei vastaa hiukkasen asuinpaikkaa samassa paikassa. Kyllä, pää menee ympäri. Siksi fyysikot tarvitsivat kolmannen hiukkasluokan - Eniona. Heidän aaltofunktiot eivät rajoitu kahteen päätökseen, jotka määrittelevät fermions ja bosonit ja nämä hiukkaset eivät ole muuta.
1980-luvun alussa fysiikka ensimmäistä kertaa käytti näitä ehtoja "murto-kvanttihallien vaikutuksesta", jossa elektronit kerätään yhteen luomaan ns. Vuonna 1984 Frank Willchek, Daniel Alovaya ja John Robert Sriffera osoittivat, että nämä kvasipartikkelit voivat olla joka tapauksessa. Mutta tiedemiehet eivät koskaan havainnut tällaista käyttäytymistä QuasiPartikkeleiden käyttäytymisestä, joten ei voinut osoittaa, että anionit eivät ole samanlaisia fermions tai bosoneja.
On mielenkiintoista: Miksi kvanttifysiikka on samanlainen taika?
Siksi uusi tutkimus on vallankumouksellinen - fysiikka lopulta onnistui osoittamaan, että Enionas käyttäytyy kuin risti Bosonien ja Fermionsin käyttäytymisen välillä. Mielenkiintoista, vuonna 2016 kolme fysiikkaa kuvaili kokeellista asennusta, joka muistutti pienen intron-kalloituksen kahdessa ulottuvuudessa. Helmikuussa ja hänen kollegansa rakensivat jotain samanlaista, mikä mitata ravinnon vaihtelut Colliderissa.
He onnistuivat osoittamaan, että eionien käyttäytyminen vastaa täsmälleen teoreettisia ennusteita. Yleensä tieteellisen työn tekijät toivovat, että sekavaksilla voi olla tärkeä rooli kvanttitietokoneiden luomisessa. Lue lisää siitä, mikä on kvanttitietokone ja miten se toimii, lukea kollegani Ramis Ganievin materiaalissa.