2020 prisimins pasaulį ne tik kaip metus, kurie sumušė visus įsivaizduojamus ir neįmanomus temperatūros įrašus, bet ir kaip žmogaus istorijos laikotarpį, kurio metu trečioji dalelių karalystė vadinama "Eniona", kuri egzistuoja dviejuose matmenyse Tuo pačiu metu. Apskritai, kalbant apie dalelių fiziką, reikia pažymėti, kad iki šiol buvo tik dvi kategorijos ar karalystės - bosons ir fermions. Elementines dalelėms skirstymo į dvi stovyklas kriterijus yra nugaros, kvantinio numerio, kuris apibūdina savo momentą dalelių impulso vertė. Kitaip tariant, jei nugara atskirai vartokite daleles yra lemia sveikasis skaičius - priešais jus Boson, ir jei pusė Ranger yra fermionas. Šiais metais mokslininkai atrado pirmuosius trečiosios dalelių karalystės egzistavimo požymius - enjonus, kurių elgesys nėra panašus į nei bosonų ar fermionų elgesį. Mes pasakome, ką Enionas yra ir kodėl jų atradimas yra labai svarbus šiuolaikinei fizikai.
Kas yra "Eniona"?
Kiekviena paskutinė dalelė visatoje yra nuo kosminių spindulių iki kvarkų - fermion arba boson. Šios kategorijos padalina visatos pastato blokus į dvi skirtingas karalystes. Per pastaruosius 2020 m. Mokslininkai atrado pirmuosius trečiosios dalelių karalystės egzistavimo požymius - Enionas. Įdomu tai, kad minions nebūtų panašūs į fermions, taip pat kaip bosonai; Vietoj to jų elgesys yra kažkur viduryje.
Straipsnyje, paskelbtame 2020 m. Žurnalo moksle, fizikai atrado pirmuosius eksperimentinius įrodymus, kad šios dalelės netelpa į visus žinomus karalystės fizikus. "Mes naudojome bosonus ir fermionus, ir dabar mes turime šią trečią elementarių dalelių karalystę", - sakė Frank Wilchk, Nobelio premijos laureatas fizikoje iš Masačusetso technologijos instituto interviu su "QuantA" žurnalu.
Kadangi kvantinės mechanikos įstatymai, apibūdinantys elementarių dalelių elgesį, labai skiriasi nuo gerai žinomų klasikinės fizikos įstatymų, jie supranta juos gana sunku. Norėdami tai padaryti, mokslininkai siūlo įsivaizduoti ... figūrų kilpos. Visi, nes kai minionai yra austi, vienas iš jų yra "suvynioti" aplink kitą, keičiant kvantines valstybes.
Dar įdomesni straipsniai dėl kvantinės mechanikos įstatymų ir naujausių atradimų fizikos srityje, skaitykite mūsų kanale Yandex.dzen. Yra reguliariai skelbiami straipsniai, kurie nėra svetainėje.
Taigi įsivaizduokite dvi atskiras daleles, panašias į elektronus. Paimkite vieną, tada apvyniokite jį aplink kitą, kad jis grįžtų į ten, kur aš pradėjau savo kelią. Iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad nieko nepasikeitė. Ir iš tiesų, ant matematinės kalbos kvantinės mechanikos, dvi bangos funkcijos, apibūdinančios pradines ir galutines būsenas turi būti lygus arba turi nukrypimą į vieną vienetą. ("Quantum Mechanics", jūs apskaičiuojate tikimybę, kad jūs stebite, valgyti bangos funkciją aikštėje, kad šis koeficientas - 1 nuplaunamas).
Jei dalelių bangos funkcijos yra identiškos, tada prieš bosonus. Ir jei jie yra atmesti 1 koeficientu, tada žiūrite į fermions. Ir nors naujos tyrimo metu gauta išvada gali atrodyti tik matematinis pratimas, jis turi rimtų pasekmių šiuolaikinei fizikai.
Trys pagrindinės dalelės karalystės
Mokslininkai taip pat atkreipia dėmesį į tai, kad fermionai yra dalelių pasaulio antisocialiniai nariai, nes jie niekada nevykdo tos pačios kvantinės valstybės. Dėl to, elektronai, kurie priklauso fermion klasės patenka į įvairius atominius kriaukles aplink atomą. Iš šio paprasto reiškinio atomo dauguma yra dauguma - nuostabi periodinės sistemos ir visų chemijos įvairovė.
Taip pat: Mokslininkai kreipėsi į supratimą, kodėl yra visata
Kita vertus, bosonai yra bandos dalelės, kurios turi laimingą gebėjimą sujungti ir atskirti tą pačią kvantinę būseną. Taigi, fotonai, priklausantys bosonų klasei, gali pereiti vienas nuo kito, leidžiantis šviesos spinduliams laisvai judėti, o ne išsklaidyti.
Bet kas atsitinka, jei turite vieną kvantinę dalelę aplink kitą? Ar jis grįš į pradinę kvantinę būseną? Norėdami tai suprasti, ar ne, būtina gilinti trumpu topologijos kursu - formų matematiniu tyrimu. Manoma, kad dvi formos yra topologiškai lygiavertės, jei galima transformuoti į kitą be jokių papildomų veiksmų (klijavimas ar atskyrimas). Spurga ir kavos puodelis, kaip sako senas sakinys, yra topologiškai lygiaverčiai, nes vienas gali būti sklandžiai ir nuolat suformuotas į kitą.
Apsvarstykite kilpa, kad mes padarėme, kai viena dalelė pasukta aplink kitą. Trys matmenys, ši kilpa gali būti suspausta iki taško. Topologiškai, atrodo, jei dalelė visai nesikeitė. Tačiau dviem loop matmenys negali susitraukti, jis įstrigo kitai dalelėms. Tai reiškia, kad proceso metu jis neveiks. Dėl šio apribojimų - aptikta tik dviem matmenimis - vienos dalelės kilpos aplink kitą nėra lygiavertė dalelės gyvenamojoje vietoje toje pačioje vietoje. Taip, galva eina aplink. Štai kodėl fizikai reikalingi trečioji dalelių klasė - Eniona. Jų bangos funkcijos neapsiriboja dviem sprendimais, apibrėžiančiais fermionus ir bosonus ir šios dalelės nėra kitos.
Devintojo dešimtmečio pradžioje Fizika pirmą kartą naudojo šias sąlygas stebėti "dalinės kvantinės salės efektą", kurioje elektronai yra surinkti kartu sukurti vadinamuosius kvazikara, kurie turi vieno elektrono insulto. 1984 m. Pagrindiniame dviejų puslapių darbuose Frank Willchek, Daniel Alovaya ir John Robert Sriffera parodė, kad šie kvazika gali būti bet kokiu atveju. Tačiau mokslininkai niekada nepastebėjo tokio kvazikipalių elgesio, todėl negalėjo įrodyti, kad anijonai nėra panašūs į fermionus ar bosonus.
Įdomu: kodėl kvantinė fizika yra panaši į magiją?
Štai kodėl naujas tyrimas yra revoliucinis - fizika pagaliau sugebėjo įrodyti, kad Enionas elgiasi kaip kryžius tarp bosonų ir fermionų elgesio. Įdomu tai, kad 2016 m. Trys fizika apibūdino eksperimentinę sąranką, panašų į mažą introninį kolekciją į du matmenis. Vasario mėn. Ir jo kolegos pastatė kažką panašaus, kad matuotumėte srovių svyravimus.
Jie sugebėjo parodyti, kad minimų elgesys tiksliai atitinka teorines prognozes. Apskritai, mokslinio darbo autoriai tikisi, kad paini Enonai galės atlikti svarbų vaidmenį kuriant kvantinius kompiuterius. Sužinokite daugiau apie tai, kas yra kvantinis kompiuteris ir kaip jis veikia, skaityti mano kolegos Ramis Ganiev medžiagą.