2020 će se sjetiti svijeta ne samo kao godinu dana koji je razbio sve zamislive i nezamislive temperaturne evidencije, ali i kao razdoblje ljudske povijesti, tijekom koje je postojanje trećeg kraljevstva čestica zvanih "Eniona", koja postoji u dvije dimenzije na isto vrijeme. Općenito, govoreći o fizici čestica, treba napomenuti da do nedavno postojale su samo dvije kategorije ili kraljevstva - bozona i fermions. Kriterij za dijeljenje elementarnih čestica u dva kampa je vrijednost leđa, kvantnog broja, koji karakterizira svoj vlastiti trenutak pulsa čestica. Drugim riječima, ako je vrt odvojeno uzeta čestice određeno cijelim brojem - ispred vas bozon, a ako je polu-ranger fermion. Ove godine istraživači su otkrili prve znakove postojanja trećeg kraljevstva čestica - engina, čije ponašanje nije kao ponašanje nizona ili fermiona. Mi kažemo što je Enionas i zašto je njihovo otkriće od velike važnosti za modernu fiziku.
Što je "eniona"?
Svaka posljednja čestica u svemiru je od kozmičkih zraka do kvarkova - ili fermion ili bozon. Ove kategorije dijele zgrade blokova svemira u dva različita kraljevstva. U posljednjih 2020. istraživači su otkrili prve znakove postojanja trećeg kraljevstva čestica - Enionas. Zanimljivo, životinje se ne ponašaju kao fermicije, niti kao bozoni; Umjesto toga, njihovo ponašanje je negdje u sredini.
U članku, objavljenom u ljeto 2020., u časopisu Science, fizičari su otkrili prvi eksperimentalni dokazi da se te čestice ne uklapaju u bilo koji od poznatih fizičara kraljevstava. "Imali smo bozone i fermicije, a sada imamo ovo treće kraljevstvo elementarnih čestica", rekao je Frank Wilchk, dobitnik Nobelove nagrade u fizici iz Instituta za tehnologiju Massachusetts u intervjuu s Quate Magazinom.
Budući da su zakoni kvantne mehanike, opisujući ponašanje elementarnih čestica, vrlo se razlikuju od dobro poznatih zakona klasične fizike, oni ih vrlo teško razumjeti. Da biste to učinili, istraživači nude zamisliti ... lik petlje. Sve zato što su uline tkani, jedan od njih je "omotan" oko drugog, mijenjajući kvantne stanja.
Još više uzbudljivi članci o zakonima kvantne mehanike i najnovijih otkrića u području fizike, pročitajte na našem kanalu u Yandex.dzenu. Redovito objavljuju članci koji nisu na web-lokaciji.
Zamislite dvije ne razlike čestice slične elektronima. Uzmi jedan, a zatim ga omotajte oko drugog, tako da se vraća tamo gdje sam započeo svoj put. Na prvi pogled može se činiti da se ništa nije promijenilo. I doista, na matematičkom jeziku kvantne mehanike, dvije valne funkcije koje opisuju početne i završne države moraju biti jednake ili imaju odstupanje u jednu jedinicu. (U kvantnoj mehanici izračunavate vjerojatnost da ćete promatrati, jesti valnu funkciju na kvadratu, tako da se ovaj koeficijent - 1 ispere).
Ako su valne funkcije čestice identične, onda prije vas. A ako ih odbacuje 1 koeficijent, onda pogledate fermicije. I premda se zaključak dobiven tijekom nove studije može izgledati čisto matematičko vježbanje, ima ozbiljne posljedice za modernu fiziku.
Tri kraljevstva elementarnih čestica
Istraživači također primijećuju da su fermicije antisocijalni članovi svijeta čestica, budući da nikada ne zauzimaju isto kvantno stanje. Zbog toga, elektroni koji pripadaju klasu Fermion padaju u razne atomske školjke oko samog atoma. Od ovog jednostavnog fenomena postoji većina prostora u atomu - nevjerojatna raznolikost periodičnog sustava i svih kemije.
Pročitajte i: Znanstvenici su se približili razumijevanju zašto postoji svemir
Bozonci, s druge strane, su stado čestice koje imaju sretnu sposobnost kombiniranja i odvajaju istu kvantnu državu. Dakle, fotoni koji pripadaju klasu bozona mogu prolaziti jedni kroz druge, omogućujući da se svjetlosne zrake slobodno kreću, a ne rasipaju.
Ali što se događa ako imate jednu kvantnu česticu oko drugog? Hoće li se vratiti u izvornu kvantnu državu? Da bismo to razumjeli ili ne, potrebno je produbiti u kratkom topologiji - matematičko ispitivanje oblika. Vjeruje se da su dva oblika topološki ekvivalentna ako se može pretvoriti u drugi bez ikakvih dodatnih radnji (lijepljenje ili odvajanje). Krofna i kava šalica, kao što kaže stara izreka, su topološki ekvivalentni, jer se može glatko i kontinuirano formirati na drugu.
Razmotrite petlju koju smo učinili kada se jedna čestica okrenula oko drugog. U tri dimenzije, ova petlja se može stisnuti do točke. Topološki, izgleda kao da se čestica uopće ne pomakne. Međutim, u dvije dimenzije petlje ne mogu se smanjiti, zaglavila se na drugoj čestici. To znači da neće riješiti petlju u tom procesu. Zbog tih ograničenja - otkrivenih samo u dvije dimenzije - petlja jedne čestice oko drugog nije jednaka prebivalištu čestice na istom mjestu. Da, glava ide okolo. Zbog toga su fizičari trebali treću klasu čestica - Eniona. Njihove valne funkcije nisu ograničene na dvije odluke koje definiraju fermicije i bozone, a te čestice nisu ništa drugo.
Početkom 1980-ih, fizika je po prvi put koristila ove uvjete za promatranje "djelovanja frakcijskog kvantnog hodnika", u kojem se elektroni skupljaju kako bi stvorili tzv. Kvaasiotricles koji imaju potez jednog elektrona. Godine 1984., u temeljnom radu s dvije stranice, Frank Willchek, Daniel Alovaya i John Robert Sriffera pokazali su da se ta kvazitarticles može biti u svakom slučaju. Ali znanstvenici nikada nisu primijetili takvo ponašanje kvazijarticlica, te stoga nisu mogli dokazati da anioni nisu podjednako i fermions ili bozona.
Zanimljivo je: zašto je kvantna fizika slična magiji?
Zbog toga je nova studija revolucionarna - fizika je napokon uspio dokazati da se Enionas ponašaju kao križ između ponašanja bozona i fermiona. Zanimljivo je da je u 2016. godini tri fizike opisala eksperimentalna postavka, nalik na sićušnu intron sukoba u dvije dimenzije. FEB i njegovi kolege izgradili su nešto slično mjeriti fluktuacije struja u sudaru.
Uspjeli su pokazati da ponašanje cjelina točno odgovara teorijskim predviđanjima. Općenito, autori znanstvenog rada nadaju se da će zbunjujuće životinje moći igrati važnu ulogu u stvaranju kvantnih računala. Saznajte više o tome što je kvantno računalo i kako radi, čitati u materijalu moje kolege Ramis Ganiev.