2020 recordará o mundo non só como un ano que rompeu todos os rexistros de temperatura imaxinables e inconcibibles, senón tamén como un período de historia humana, durante o cal a existencia do terceiro reino de partículas chamou "Eniona", que existen en dúas dimensións no ó mesmo tempo. En xeral, falando da física de partículas, hai que sinalar que ata hai pouco había só dúas categorías ou reinos - bosóns e fermións. O criterio para dividir partículas elementais en dous campos é o valor da parte traseira, o número cuántico, que caracteriza o seu propio momento do pulso de partículas. Noutras palabras, se a spin por separado as partículas tomadas está determinada por un enteiro - diante de ti Boson, e se a media ranger é fermion. Este ano, os investigadores descubriron os primeiros signos da existencia do Terceiro Reino de Partículas - Ens, cuxo comportamento non é como o comportamento de Nin Bosóns nin fermins. Dixemos que Enionas é e por que o seu descubrimento é de gran importancia para a física moderna.
Que é "ENIONA"?
Cada última partícula do universo é de raios cósmicos a quarks, xa sexa fermión ou bosón. Estas categorías dividen os bloques de construción do universo en dous reinos diferentes. Nos últimos 2020, os investigadores descubriron os primeiros signos da existencia do terceiro reino de partículas - Enionas. Curiosamente, as Ens non se comportan como fermiones, nin como bosóns; Pola contra, o seu comportamento está en algún lugar do medio.
No artigo, publicado no verán de 2020, na revista Ciencia, os físicos descubriron a primeira evidencia experimental que estas partículas non se encaixan en ningún dos coñecidos físicos dos reinos. "Nós adoitamos ter bosones e fermións, e agora temos este terceiro reino de partículas elementais", dixo Frank Wilchk, o gañador do Premio Nobel en Física do Massachusetts Institute of Technology nunha entrevista coa revista Quanta.
Dado que as leis da mecánica cuántica, que describen o comportamento das partículas elementais, son moi diferentes ás leis coñecidas da física clásica, entendéronas bastante difíciles. Para iso, os investigadores ofrecen imaxinar ... loops da figura. Todo porque cando as Ens están tecidas, un deles está "envolto" ao redor do outro, cambiando os estados cuánticos.
Mesmo artigos máis emocionantes sobre as leis da mecánica cuántica e os últimos descubrimentos no campo da física, len na nosa canle en yandex.dzen. Hai artigos publicados regularmente que non están no sitio.
Entón, imaxine dúas partículas indistinguibles similares aos electróns. Tome un, e logo envolve-lo ao redor doutro para que volva a onde comecei o meu camiño. A primeira vista pode parecer que nada cambiou. E de feito, sobre a linguaxe matemática da mecánica cuántica, dúas funcións de onda que describen os estados iniciais e finais deben ser iguais ou ter unha desviación nunha unidade. (Na mecánica cuántica, calcula a probabilidade de que observes, comendo unha función de onda nun cadrado, de xeito que este coeficiente - 1 é lavado).
Se as funcións de onda da partícula son idénticas, antes de que os bosóns. E se son rexeitados por 1 coeficiente, entón mira fermins. E aínda que a conclusión obtida no curso dun novo estudo pode parecer un exercicio puramente matemático, ten consecuencias graves para a física moderna.
Tres reinos de partículas elementais
Os investigadores tamén observan que os fermiones son membros antisociais do mundo das partículas, xa que nunca ocupan o mesmo estado cuántico. Debido a isto, os electróns que pertencen á clase de fermión caen en varias cunchas atómicas ao redor do propio átomo. Deste simple fenómeno hai unha maioría de espazo no átomo - unha sorprendente variedade de sistema periódico e toda a química.
Ler tamén: Os científicos achegáronse á comprensión por que hai un universo
Os bosóns, por outra banda, son partículas de rabaño que teñen unha feliz capacidade de combinar e separar o mesmo estado cuántico. Así, os fotóns que pertencen á clase de bosóns poden pasar uns a outros, permitindo que os raios de luz se movan libremente e non se disipan.
Pero que pasa se ten unha partícula cuántica en torno a outro? Volverá ao estado cuántico orixinal? Para entender isto ou non, é necesario profundar nun curto curso de topoloxía - exame matemático de formas. Crese que dúas formas son topológicamente equivalentes se se pode transformar noutro sen accións adicionais (pegamento ou separación). Donut e taza de café, como di o vello dito, son topológicamente equivalentes, porque se pode formar sen problemas e continuamente a outro.
Considere un lazo que fixemos cando unha partícula rota ao redor do outro. En tres dimensións, este loop pode ser espremido ata o punto. Topologicamente, parece que a partícula non se movese en absoluto. Non obstante, en dúas dimensións do lazo non pode encoller, quedou atrapado noutra partícula. Isto significa que non funcionará o ciclo no proceso. Debido a estas restricións - detectado só en dúas dimensións - o lazo dunha partícula en torno ao outro non é equivalente á residencia da partícula no mesmo lugar. Si, a cabeza vai ao redor. É por iso que os físicos necesitaban a terceira clase de partículas - Eniona. As súas funcións de onda non se limitan a dúas decisións que definen agradables e bosóns e estas partículas non son outras.
A principios dos anos oitenta, a física por primeira vez utilizou estas condicións para observar o "efecto cuántico fraccionista", no que os electróns recóllense xuntos para crear cuaspartículas tan chamados que teñen un accidente vascular cerebral dun electrón. En 1984, no traballo fundamental de dúas páxinas, Frank Willchek, Daniel Alovaya e John Robert Sriffera demostraron que estas quasipartículas poden ser de todos os xeitos. Pero os científicos nunca observaron tal comportamento das quasipArticles e, polo tanto, non podían probar que os aniones non sexan semellantes por fermións ou bosóns.
É interesante: por que a física cuántica é semellante á maxia?
É por iso que un novo estudo é revolucionario: a física finalmente logrou probar que Enionas compórtase como unha cruz entre o comportamento dos bosóns e os fermións. Curiosamente, en 2016, tres físicas describiron unha configuración experimental, semellante a un pequeno colisionador de intróns en dúas dimensións. Feb e os seus colegas construíron algo similar a medir as flutuacións de correntes en Collider.
Conseguiron demostrar que o comportamento dos Enions corresponde exactamente a predicións teóricas. En xeral, os autores do traballo científico esperan que os confuncións de confusión sexan capaces de desempeñar un papel importante na creación de ordenadores cuánticos. Máis información sobre o que é unha computadora cuántica e como funciona, lea no material do meu compañeiro Ramis Ganiev.