2020 sil de wrâld ûnthâlde net allinich as in jier dy't alle ferbyldbere en bleate temperatuerrjochten bruts, mar ek as in perioade fan it bestean fan it tredde keninkryk fan it tredde keninkryk "eniona", dy't besteane yn twa dimensjes by de selde tiid. Yn 't algemien, sprekke fan dielenfysika, moat it opmurken wurde dat oant koartlyn mar twa kategoryen of keninkriken wiene - bosons en fermions. It kritearium foar it ferdielen fan 'e basispartikels yn twa kampen is de wearde fan' e rêch, kwantumnûmer, dy't it eigen momint karakteriseart fan 'e dieltsje puls. Mei oare wurden, as de spin apart dat dieltsjes nommen wurdt bepaald troch in heule getal - foar jo Boson, en as de heale ranger net fermion is. Dit jier ûntdekte de ûndersikers de earste tekens fan it bestean fan it tredde keninkryk fan dieltsjes - Enions, waans gedrach net leuk is net as it gedrach fan noch bosons of fermions. Wy fertelle wat Enionas is en wêrom't har ûntdekking is fan grut belang foar moderne natuerkunde.
Wat is "eniona"?
Elke lêste dieltsje yn it universum is fan kosmyske stralen nei kwadammen - ferjitten as boson. Dizze kategoryen ferdiele de boustiennen fan it universum yn twa ferskillende keninkriken. Yn 'e ôfrûne 2020 ûntdekte ûndersikers de earste tekens fan it bestean fan it tredde keninkryk fan dieltsjes - Enionas. Nijsgjirrich gedraacht har net as fermions, noch as bosons; Ynstee is har gedrach earne yn 't midden.
Yn it artikel, publisearre yn 'e simmer fan 2020, ûntduts yn' e sjoernaalwittenskip, it earste eksperiminteel bewiis dat dizze dieltsjes net passe yn ien fan 'e bekende fysiker fan' e keninkriken. "Wy hawwe eartiids en fermions, en no hawwe wy dit tredde keninkels," sei Frank Wilchk, de Nobelpriiswinner yn fysyk út it Institút fan it Massachusetts fan Technology yn in ynterview mei Quanta Magazine.
Sûnt de wetten fan Quantum Mechanics beskriuwe it gedrach fan 'e legere dieltsjes, binne heul oars as de bekende wetten fan klassike natuerkunde, se begripe se heul lestich. Om dit te dwaan, oanbiede ûndersikers om te yntinke ... figuerlussen. Alles want as de enions weven binne, is ien fan harren "ynpakt" om 'e oare om' e oare, wizige kwantumaten.
Noch mear spannende artikels op 'e wetten fan Quantum Mechanics en de lêste ûntdekkingen yn it fjild fan' e natuerkunde, lêze op ús kanaal yn Yandex.Dren. D'r binne regelmjittich publisearre artikels dy't net op 'e side binne.
Sus stel josels foar dat twa ûnskikte dieltsjes gelyk hawwe gelyk oan elektroanen. Nim ien, en wrap it dan om in oare om, sadat it weromkomt nei wêr't ik myn wei begon. Op it earste each kin it lykje dat neat is feroare. En yndie, op 'e wiskundige taal fan Quantum Mechanics beskriuwt twa golffunksjes fan' e inisjele en definitive steaten it lykweardich wêze as in ôfwiking hawwe yn ien ienheid. (Yn kwantummeganika, berekkenje jo de kâns dat jo observearje, it iten fan in golffunksje yn in fjouwerkant, sadat dizze koeffizient - 1 wurdt wosken).
As de wellefunksjes fan it dieltsjes identyk binne, dan foar jo bosons. En as se wurde ôfwiisd troch 1 koeffisjint, dan sjogge jo nei fermions. En hoewol de konklúzje krigen yn 'e rin fan in nije stúdzje kin suver wiskundige oefening lykje, it hat serieuze gefolgen foar moderne natuerkunde.
Trije keninkriken fan 'e legere dieltsjes
Undersikers Tink derom dat ferminnen ek antisosjele leden fan 'e wrâld fan dieltsjes binne, om't se noait deselde kwantumstation besette. Fanwegen dizze, elektroanen dy't hearre by de fermindering fan 'e fermiedsklasse yn ferskate atoomske skulpen om it atoom sels. Fan dit ienfâldige ferskynsel is d'r in mearderheid fan 'e romte yn it atoom - in geweldige ferskaat oan periodyk systeem en alle skiekunde.
Lês ek: Wittenskippers benadere it begryp wêrom't d'r in universum is
Bosons, oan 'e oare kant, binne keppele dieltsjes dy't in lokkich fermogen hawwe om deselde kwantumsteat te kombinearjen en te skieden. Sa, fotons dy't ta de klasse hearre, kinne troch elkoar trochjaan, wêrtroch't de ljochte stralen frij kinne ferpleatse, en net ferdwine.
Mar wat bart der as jo ien kwantum-dieltsje hawwe om in oare? Sil it weromgean nei de orizjinele kwantator State? Dit te begripen of net, is it nedich om te ferdjipjen yn in koarte kursus fan topology - wiskundich ûndersyk fan formulieren. It wurdt leaud dat twa foarmen topologysk lykweardich binne as men kin wurde omfoarme ta in oar sûnder ekstra aksjes (lijing of skieding). Donut en kofjemok, lykas it âlde sprekwurd seit, binne topologysk lykweardich, om't men soepel kin wêze en kontinu foarme nei in oar.
Betink in loop dat wy diene doe't ien dieltsje om 'e oare draaide. Yn trije dimensjes kin dizze loop nei it punt drukke wurde. Topologysk liket it as it dieltsje hielendal net bewege. Yn twa dimensjes fan 'e loop kin lykwols net krimp, it fêst op in oar dieltsje. Dit betsjut dat it de loop net yn it proses sil útwurkje. Fanwegen dizze beheiningen - ûntdutsen allinich yn twa dimensjes - de loop fan ien dieltsje om 'e oare is net lykweardich oan it wenplak op itselde plak. Ja, de holle giet om. Dêrom hawwe natuerkundigen de tredde klasse fan dieltsjes nedich west - Eniona. Harren golffunksjes binne net beheind ta twa besluten dy't fermoegen en bosons en bosons definiearje en dizze dieltsjes binne gjin oar.
Yn 'e iere jierren 1980 brûkten natuerkunde foar it earst dat dizze betingsten foar it observearjen fan it "FRAKSJONE QUANTUM HALL-effekt wurde, wurde tegearre sammele om saneamde kwasiparten te meitsjen dy't in beroerte hawwe fan ien elektron. Yn 1984, yn 'e fûnemintele twa-pagina-wurk, Frank WILCHEK, Daniel Alovaya en John RovaYa liet sjen litte dat dizze kwasiparten elke manier kinne wêze. Mar wittenskippers observearre noait sa'n gedrach fan kwasySarticles, en koe dêrom net bewize dat de anonen net te finen binne gjin fermions of bosons.
It is ynteressant: Wêrom Quantum-natuerkunde is oan magy?
Dêrom is in nije stúdzje is revolúsjonêr - natuerkunde slagge úteinlik om te bewizen dat Enionas gedrage as in krús tusken it gedrach fan bosons en fermions. Ynteressant beskreau trije natuerers in eksperimintele ynstelling, lykje op in lytse intron-collider yn twa dimensjes. Febre en syn kollega's bouwe wat ferlykber om de fluktuaasjes fan streamingen yn Collider te mjitten.
Se slagge om sjen te litten dat it gedrach fan 'e fierdiel krekt oerienkomt mei teoretyske foarsizzingen. Yn 't algemien hoopje de auteurs fan wittenskiplike wurk dat betiizjende enions in wichtige rol sille kinne spielje by it meitsjen fan kwantum kompjûters. Learje mear oer wat in kwantum kompjûter is en hoe't it wurket, lêze yn it materiaal fan myn kollega ramis ganiev.