2020 atcerēsies pasauli ne tikai kā gadu, kurš lauza visus iedomājamos un neiedomājošos temperatūras ierakstus, bet arī kā cilvēka vēstures periods, kura laikā trešās daļiņas, ko sauc par "eniona", kas pastāv divos dimensijās pie tajā pašā laikā. Kopumā, runājot par daļiņu fiziku, jāatzīmē, ka līdz šim bija tikai divas kategorijas vai valstības - bosoni un fermioni. Kritērijs, lai sadalītu elementārās daļiņas divās nometnēs, ir vērtība muguras, kvantu skaita, kas raksturo savu momentu daļiņu pulsa. Citiem vārdiem sakot, ja spin atsevišķi lieto daļiņas nosaka vesels skaitlis - priekšā jums Boson, un, ja pusi ranger ir fermion. Šogad pētnieki atklāja pirmās pazīmes, ka pastāv trešās daļiņas - inions, kuru uzvedība nav kā ne krūšu vai fermonu uzvedība. Mēs pastāstām, ko Ecionas ir un kāpēc viņu atklāšana ir ļoti svarīga mūsdienu fizikai.
Kas ir "eniona"?
Katrs pēdējais daļiņu Visumā ir no kosmiskajiem stariem uz kvarkiem - vai nu fermion vai Boson. Šīs kategorijas sadala Visuma celtniecības blokus divās dažādās valstībās. Pēdējo 2020. gadu pētnieki atklāja pirmās pazīmes, ka pastāv trešās daļiņas - enionas. Interesanti, ka ENCION nav rīkoties kā fermioni, ne kā bosons; Tā vietā viņu uzvedība ir kaut kur vidū.
Rakstā, kas publicēts 2020. gada vasarā, žurnālā zinātnē, fiziķi atklāja pirmos eksperimentālos pierādījumus, ka šīs daļiņas neietilpst nevienam no pazīstamiem valstību fiziķiem. "Mēs izmantojām Bosons un Fermions, un tagad mums ir šī trešā elementāro daļiņu valstība," sacīja Frank Wilchk, Nobela prēmijas ieguvējs fizikā no Massachusetts Tehnoloģiju institūta intervijā ar quanta žurnālu.
Tā kā kvantu mehānikas likumi, aprakstot elementāro daļiņu uzvedību, ir ļoti atšķirīgi no labi pazīstamiem klasiskās fizikas likumiem, viņi tos saprot diezgan grūti. Lai to izdarītu, pētnieki piedāvā iedomāties ... skaitlis cilpas. Viss, jo tad, kad īni ir austi, viens no tiem ir "iesaiņoti" ap otru, mainot kvantu valstis.
Vēl aizraujošāki raksti par kvantu mehānikas likumiem un jaunākajiem atklājumiem fizikas jomā, lasiet mūsu kanālu Yandex.dzen. Ir regulāri publicēti raksti, kas nav uz vietas.
Tātad iedomājieties divas neatbilstošas daļiņas, kas ir līdzīgas elektroniem. Veikt vienu, un tad iesaiņojiet to ap citu, lai tā atgriežas, kur es sāku savu ceļu. No pirmā acu uzmetiena var šķist, ka nekas nav mainījies. Un patiešām, par kvantu mehānikas matemātisko valodu, divas viļņu funkcijas, kas apraksta sākotnējās un galīgās valstis, jābūt vai nu vienādām vai ir novirze vienā vienībā. (Kvantu mehānikā jūs aprēķināt varbūtību, ka jūs novērojat, ēdot viļņu funkciju laukumā, lai šis koeficients - 1 nomazgāts).
Ja daļiņu funkcijas ir identiskas, pirms jūs bosons. Un, ja tie tiek noraidīti ar 1 koeficientu, tad jūs skatāties uz fermioniem. Un, lai gan jaunā pētījuma gaitā iegūtais secinājums var šķist tīri matemātisks vingrinājums, tai ir nopietnas sekas mūsdienu fizikai.
Trīs elementāru daļiņu valstības
Pētnieki arī atzīmē, ka fermioni ir antisociāli locekļi daļiņām, jo tie nekad aizņem tādu pašu kvantu stāvokli. Šī iemesla dēļ, elektroni, kas pieder pie fermion klases iekrīt dažādos atomu čaumalās ap pašu atomu. No šīs vienkāršās parādības ir lielākā daļa vietas atomā - pārsteidzošs periodiskās sistēmas un visa ķīmija.
Lasiet arī: Zinātnieki tuvojās izpratnei, kāpēc ir Visums
Bosons, no otras puses, ir ganāmpulka daļiņas, kurām ir laimīga spēja apvienot un atdalīt to pašu kvantu stāvokli. Tādējādi fotoni, kas pieder Bosonu klasei, var pāriet viens otru, ļaujot gaismas stariem brīvi pārvietoties, nevis izkliedēt.
Bet kas notiek, ja jums ir viens kvantu daļiņu ap citu? Vai tas atgriezīsies sākotnējā kvantu stāvoklī? Lai saprastu šo vai nē, ir nepieciešams padziļināt īsā topoloģijas gaitā - formu matemātiskā pārbaude. Tiek uzskatīts, ka divas formas ir topoloģiski līdzvērtīgas, ja to var pārveidot citā bez papildu darbībām (līmēšana vai atdalīšana). Donut un kafijas krūze, kā saka vecais teiciens, ir topoloģiski līdzvērtīgi, jo var būt gludi un nepārtraukti veidojas uz citu.
Apsveriet cilpu, ko mēs darījām, kad viens daļiņu pagriezts ap otru. Trīs dimensijās šo cilpu var izspiest līdz punktam. Topologically, izskatās, ja daļiņu vispār nav pārvietojies. Tomēr divās cilpas dimensijās nevar sarukt, tas iestrēdzis uz citu daļiņu. Tas nozīmē, ka procesā tas nedarbosies cilpu. Šo ierobežojumu dēļ - atklāti tikai divās dimensijās - viena daļiņu cilpiņa ap otru nav līdzvērtīga daļiņu rezidencei tajā pašā vietā. Jā, galva iet apkārt. Tāpēc fiziķiem bija nepieciešami trešās daļiņas - eniona. Viņu viļņu funkcijas neaprobežojas tikai ar diviem lēmumiem, kas nosaka fermijas un bosonus, un šīs daļiņas nav citas.
1980. gadu sākumā fizika pirmo reizi izmantoja šos nosacījumus, lai novērotu "Frakcionālo kvantu halles efektu", kurā elektroni tiek savākti kopā, lai izveidotu tā sauktās kvasipartikas, kurām ir viena elektrona gājiens. 1984. gadā, pamata divu lapu darbu, Frank Willchek, Daniel Alovaya un John Robert Sriffera parādīja, ka šīs kvasipartikas var būt jebkurā gadījumā. Bet zinātnieki nekad nav novērojuši šādu kvasipartiku uzvedību, un tāpēc nevarēja pierādīt, ka anjoni nav līdzīgi kādiem fermioniem vai bosoniem.
Tas ir interesanti: Kāpēc Quantum fizika ir līdzīga maģijai?
Tas ir iemesls, kāpēc jauns pētījums ir revolucionārs - fizika beidzot izdevās pierādīt, ka Enionas rīkojas kā krusts starp uzvedību bosons un fermions. Interesanti, ka 2016. gadā trīs fizika aprakstīja eksperimentālu iestatīšanu, atgādinot tiny Intron Collider divās dimensijās. Februāris un viņa kolēģi uzbūvēja kaut ko līdzīgu, lai novērtētu strāvu svārstības collider.
Viņiem izdevās parādīt, ka uzvedība IALIONS precīzi atbilst teorētiskajām prognozēm. Kopumā zinātniskā darba autori cer, ka mulsinoši izdevumi varēs spēlēt svarīgu lomu kvantu datoru veidošanā. Uzziniet vairāk par to, kas ir kvantu dators un kā tas darbojas, lasiet mana kolēģa Materiālā Materiālā.