2020 יזכור את העולם לא רק כשנה שפרק את כל רשומות הטמפרטורה שאפשר להעלות על הדעת, אלא גם כתקופה של ההיסטוריה האנושית, במהלכו שנקרא קיומו של הממלכה השלישית של חלקיקים "איונה", הקיימת בשני מימדים ב אותו זמן. באופן כללי, אם כבר מדברים על פיסיקת חלקיקים, יש לציין כי עד לאחרונה היו רק שתי קטגוריות או ממלכות - בוזון ופרמיונים. הקריטריון לחלוקת חלקיקים יסודיים לשני מחנות הוא הערך של הגב, המספר הקוונטי, המאפיין את הרגע שלו של דופק החלקיקים. במילים אחרות, אם הספין נלקח בנפרד חלקיקים נקבע על ידי מספר שלם - לפניך בוסון, ואם החצי- ranger הוא fermion. השנה גילו החוקרים את הסימנים הראשונים לקיומה של הממלכה השלישית של חלקיקים - גיונות, שהתנהגותם אינה כמו התנהגותם של בוזנים או פרמיונים. אנו אומרים מה enionas הוא ולמה גילוי שלהם הוא בעל חשיבות רבה עבור הפיזיקה המודרנית.
מהו "eniona"?
כל חלקיק אחרון ביקום הוא מן הקרניים הקוסמיות לקווארקים - או פרמיון או בוזון. קטגוריות אלה מחלקים את אבני הבניין של היקום לשתי ממלכות שונות. בשנת 2020 האחרונות, החוקרים גילו את הסימנים הראשונים של קיומו של מלכות חלקיקים שלישית - האניונות. מעניין, האנטיות לא מתנהגים כמו פרמיונים, ולא כמו בוזונים; במקום זאת, ההתנהגות שלהם היא איפשהו באמצע.
במאמר, שפורסם בקיץ 2020, בכתב העת מדע, פיסיקאים גילו את הראיות הניסוייות הראשונות כי חלקיקים אלה אינם מתאימים לתוך כל הפיזיקאים הידועים של הממלכות. "היינו צריכים להיות בוזונים ופרמיונים, ועכשיו יש לנו את הממלכה השלישית של חלקיקים בסיסיים", אמר פרנק וילצ'ק, הזוכה בפרס נובל בפיסיקה מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס בראיון למגזין קוונטי.
מאז חוקי מכניקת הקוונטים, המתארים את התנהגותם של חלקיקים בסיסיים, שונים מאוד מהחוקים הידועים של הפיסיקה הקלאסית, הם מבינים אותם די קשה. כדי לעשות זאת, החוקרים מציעים לדמיין ... דמות לולאות. הכל כי כאשר האוהרים ארוגים, אחד מהם הוא "עטוף" סביב אחרים, שינוי קווים הקוונטים.
מאמרים אפילו יותר מרגשים על חוקי מכניקת הקוונטים והתגליות האחרונות בתחום הפיסיקה, קרא בערוץ שלנו ב- Yandex.dzen. ישנם מאמרים שפורסמו באופן קבוע שאינם באתר.
אז תארו לעצמכם שני חלקיקים בלתי נבדלים דומים אלקטרונים. קח אחד, ולאחר מכן לעטוף אותו סביב אחר כך שהוא חוזר למקום שבו התחלתי את דרכי. במבט ראשון נראה שזה נראה ששום דבר לא השתנה. ואכן, על השפה המתמטית של מכניקת הקוונטים, שני פונקציות גל המתארות את המדינות הראשוניות והסופיות חייבות להיות שוות או יהלות ליחידה אחת. (במכניקה קוונטית, אתה מחשב את הסבירות שאתה רואה, לאכול פונקציה גל בכיכר, כך מקדם זה - 1 נשטף).
אם פונקציות הגל של החלקיק זהים, ואז לפני bosons. ואם הם נדחים על ידי מקדם אחד, אז אתה מסתכל על פרמיions. ואף על פי שהמסקנה המתקבלת במהלך לימוד חדש עשויה להיראות תרגיל מתמטי בלבד, יש לה השלכות חמורות לפיסיקה המודרנית.
שלוש ממלכות של חלקיקים בסיסיים
חוקרים גם מציינים כי פרמיונים הם חברי אנטי חברתית בעולם של חלקיקים, שכן הם אף פעם לא לכבוש את אותה מצב קוונטי. בגלל זה, אלקטרונים השייכים לכיתה פרמיון ליפול לתוך פגזים אטומיים שונים סביב האטום עצמו. של תופעה פשוטה זו יש רוב של שטח באטום - מגוון מדהים של מערכת תקופתית וכל הכימיה.
קרא גם: מדענים ניגשו להבנה מדוע יש היקום
בוזונים, לעומת זאת, הם חלקיקי עדר שיש להם יכולת מאושרת לשלב ולהפריד את אותה מצב קוונטי. לפיכך, פוטונים השייכים לכיתה של בוזונים יכולים לעבור זה בזה, ומאפשרים את קרני האור לנוע בחופשיות, ולא להתפוגג.
אבל מה קורה אם יש לך חלקיק קוונטי אחד סביב אחר? האם זה יחזור למצב הקוונטי המקורי? כדי להבין את זה או לא, יש צורך להעמיק קורס קצר של טופולוגיה - בדיקה מתמטית של צורות. הוא האמין כי שתי צורות הם מקבילה טופולוגית אם ניתן להפוך את האחר ללא פעולות נוספות (הדבקה או הפרדה). סופגנייה וספל קפה, כמו האמרה הישנה אומרת, הן מקבילות מבחינה טופולוגית, כי אפשר להיות בצורה חלקה ויצרה ללא הרף למשנהו.
שקול לולאה שעשינו כאשר חלקיק אחד הסתובב סביב השני. בשלושה ממדים, לולאה זו ניתן לסחוט עד לנקודה. מבחינה טופולוגית, זה נראה כאילו החלקיק לא זז כלל. עם זאת, בשני מימדים של הלולאה לא יכול לכווץ, זה תקוע על חלקיק אחר. משמעות הדבר היא שזה לא יעבוד את הלולאה בתהליך. בגלל הגבלות זו - זוהה רק בשני מימדים - לולאה של חלקיק אחד סביב השני אינו שווה למגורים של החלקיק באותו מקום. כן, הראש מסתובב. לכן פיסיקאים זקוקים לשיעור השלישי של חלקיקים - אוויונה. פונקציות הגלים שלהם אינן מוגבלות לשתי החלטות שמגדירות פרמיונים ובוזונים וחלקיקים אלה אינם אחרים.
בתחילת שנות ה -80, הפיזיקה בפעם הראשונה השתמשו בתנאים אלה עבור התבוננות ב "אפקט האולם הקוונטי השברי", שבו אלקטרונים נאספים יחד כדי ליצור מה שנקרא quasiparticles שיש להם שבץ של אלקטרון אחד. בשנת 1984, בעבודה הבסיסית של שני הדף, פרנק וילצ'ק, דניאל אלוביה וג'ון רוברט סריפפרה הראו כי אלה quasiparticles יכול להיות בכל מקרה. אבל המדענים מעולם לא נצפו התנהגות כזו של Quasiparticles, ולכן לא יכול להוכיח כי החניונים אינם דומים כל פרמיונים או בוזונים.
זה מעניין: למה פיזיקה קוונטית היא דומה לקסם?
לכן מחקר חדש הוא מהפכני - הפיסיקה הצליחה לבסוף להוכיח שאיונאס מתנהגים כמו צלב בין התנהגותם של בוזונים ופרמיונים. מעניין, בשנת 2016, שלושה פיזיקה תיאר תוכנית ניסויית, הדומה לקושטר אינטרון זעיר בשני מימדים. פבואר ועמיתיו בנו משהו דומה למדוד את התנודות של זרמים בקולון.
הם הצליחו להראות שההתנהגות של האתבים תואמת בדיוק לתחזיות תיאורטיות. באופן כללי, מחברי העבודה המדעית מקווים כי גליונות מבלבלים יוכלו לשחק תפקיד חשוב ביצירת מחשבים קוונטיים. למידע נוסף על מה הוא מחשב קוונטי וכיצד הוא עובד, לקרוא בחומר של חברתי רמיס גני.