2020 akan mengingati dunia bukan sahaja setahun yang memecahkan semua rekod suhu yang dapat dibayangkan dan tidak dapat difahami, tetapi juga sebagai tempoh sejarah manusia, di mana kewujudan kerajaan ketiga zarah yang disebut "Enerion", yang wujud dalam dua dimensi di masa yang sama. Secara umum, bercakap tentang fizik zarah, perlu diperhatikan bahawa sehingga baru-baru ini hanya terdapat dua kategori atau kerajaan - Bosons dan Fermions. Kriteria untuk membahagikan zarah-zarah asas ke dalam dua kem adalah nilai belakang, nombor kuantum, yang mencirikan momennya sendiri denyutan zarah. Dalam erti kata lain, jika putaran yang diambil secara berasingan ditentukan oleh integer - di hadapan anda Boson, dan jika separuh renjer adalah fermion. Pada tahun ini, para penyelidik menemui tanda-tanda pertama kewujudan kerajaan ketiga zarah - ENION, yang tingkah lakunya tidak seperti tingkah laku Boson atau Fermions. Kami memberitahu apa yang enionas dan mengapa penemuan mereka sangat penting untuk fizik moden.
Apakah "eniona"?
Setiap zarah terakhir di alam semesta adalah dari sinar kosmik ke quarks - sama ada fermion atau boson. Kategori-kategori ini membahagikan blok bangunan alam semesta menjadi dua kerajaan yang berbeza. Pada masa lalu 2020, para penyelidik menemui tanda-tanda pertama kewujudan kerajaan ketiga zarah - Enionas. Menariknya, Enions tidak berkelakuan seperti fermions, dan tidak seperti Bosons; Sebaliknya, tingkah laku mereka di suatu tempat di tengah.
Dalam artikel itu, yang diterbitkan pada musim panas tahun 2020, dalam jurnal Sains, ahli fizik menemui bukti percubaan pertama bahawa zarah-zarah ini tidak sesuai dengan mana-mana ahli fizik yang terkenal di kerajaan. "Kami pernah mempunyai bosons dan fermion, dan kini kami mempunyai kerajaan ketiga zarah-zarah asas ini," kata Frank Wilchk, pemenang Hadiah Nobel dalam Fizik dari Institut Teknologi Massachusetts dalam temu bual dengan majalah Quanta.
Sejak undang-undang mekanik kuantum, menggambarkan tingkah laku zarah-zarah asas, sangat berbeza dengan undang-undang fizik klasik yang terkenal, mereka memahami mereka agak sukar. Untuk melakukan ini, penyelidik menawarkan untuk membayangkan ... gelung angka. Semua kerana apabila para Esion ditenun, salah satunya adalah "dibungkus" di sekitar yang lain, mengubah keadaan kuantum.
Bahkan artikel yang lebih menarik mengenai undang-undang mekanik kuantum dan penemuan terbaru dalam bidang fizik, membaca di saluran kami di Yandex.Dzen. Terdapat artikel yang diterbitkan secara teratur yang tidak berada di laman web ini.
Jadi bayangkan dua zarah yang tidak dapat dibezakan yang serupa dengan elektron. Ambil satu, dan kemudian bungkusnya di sekitar yang lain supaya ia kembali ke tempat saya memulakan jalan saya. Pada pandangan pertama ia mungkin kelihatan bahawa tiada apa yang telah berubah. Dan sememangnya, pada bahasa matematik mekanik kuantum, dua fungsi gelombang yang menerangkan keadaan awal dan akhir mestilah sama dengan atau mempunyai sisihan ke dalam satu unit. (Dalam mekanik kuantum, anda mengira kemungkinan yang anda perhatikan, makan fungsi gelombang di dataran, supaya pekali ini - 1 dibasuh).
Jika fungsi gelombang zarah adalah sama, maka sebelum anda bosons. Dan jika mereka ditolak oleh 1 pekali, maka anda melihat fermions. Dan walaupun kesimpulan yang diperolehi dalam kajian baru mungkin kelihatan semata-mata latihan matematik, ia mempunyai akibat yang serius untuk fizik moden.
Tiga Kerajaan Zarah Elementary
Penyelidik juga perhatikan bahawa fermions adalah ahli antisosial dunia zarah, kerana mereka tidak pernah menduduki negara kuantum yang sama. Kerana ini, elektron yang tergolong dalam kelas fermion jatuh ke dalam pelbagai cengkerang atom di sekitar atom itu sendiri. Daripada fenomena mudah ini terdapat majoriti ruang dalam atom - pelbagai sistem berkala yang menakjubkan dan semua kimia.
Baca juga: Para saintis menghampiri pemahaman mengapa terdapat alam semesta
Bosons, sebaliknya, adalah zarah kawanan yang mempunyai keupayaan bahagia untuk menggabungkan dan memisahkan keadaan kuantum yang sama. Oleh itu, foton yang tergolong dalam kelas boson boleh melewati satu sama lain, yang membolehkan sinar cahaya bergerak dengan bebas, dan tidak hilang.
Tetapi apa yang berlaku jika anda mempunyai satu zarah kuantum di sekitar yang lain? Adakah ia akan kembali ke Negara Kuantum yang asal? Untuk memahami ini atau tidak, adalah perlu untuk memperdalam dalam perjalanan yang singkat topologi - pemeriksaan matematik bentuk. Adalah dipercayai bahawa dua bentuk adalah bersamaan secara topologi jika seseorang dapat diubah menjadi yang lain tanpa sebarang tindakan tambahan (gluing atau pemisahan). Donut dan cawan kopi, kerana kata-kata lama mengatakan, bersamaan secara topologi, kerana seseorang dapat dengan lancar dan terus terbentuk kepada yang lain.
Pertimbangkan gelung yang kami lakukan apabila satu zarah diputar di sekeliling yang lain. Dalam tiga dimensi, gelung ini boleh diperah ke titik. Secara topologi, ia kelihatan seperti jika zarah tidak bergerak sama sekali. Walau bagaimanapun, dalam dua dimensi gelung tidak boleh mengecut, ia terperangkap pada zarah lain. Ini bermakna bahawa ia tidak akan menyelesaikan gelung dalam proses. Kerana sekatan ini - dikesan hanya dalam dua dimensi - gelung satu zarah di sekitar yang lain tidak bersamaan dengan kediaman zarah di tempat yang sama. Ya, kepala pergi. Itulah sebabnya ahli fizik memerlukan kelas ketiga zarah - Enerion. Fungsi gelombang mereka tidak terhad kepada dua keputusan yang menentukan fermions dan bosons dan zarah-zarah ini tidak lain.
Pada awal 1980-an, Fizik buat kali pertama menggunakan syarat-syarat ini untuk memerhatikan "Kesan Dewan Kuantum Fraksional", di mana elektron dikumpulkan bersama untuk mewujudkan apa yang dipanggil Quaspartles yang mempunyai strok satu elektron. Pada tahun 1984, dalam kerja dua halaman asas, Frank Willchek, Daniel Alovaya dan John Robert Sriffera menunjukkan bahawa quasiparticles ini boleh apa-apa. Tetapi saintis tidak pernah memerhatikan tingkah laku sedemikian, dan oleh itu tidak dapat membuktikan bahawa anion tidak sama dengan mana-mana fermion atau boson.
Ia menarik: Kenapa fizik kuantum serupa dengan sihir?
Itulah sebabnya kajian baru adalah revolusioner - Fizik akhirnya berjaya membuktikan bahawa Enionas berkelakuan seperti salib antara tingkah laku bosons dan fermions. Menariknya, pada tahun 2016, tiga fizik menggambarkan persediaan eksperimen, menyerupai intron yang kecil dalam dua dimensi. Feb dan rakan-rakannya membina sesuatu yang serupa dengan mengukur turun naik arus dalam Collider.
Mereka berjaya menunjukkan bahawa tingkah laku ENONS tepat sepadan dengan ramalan teoritis. Secara umum, penulis kerja saintifik berharap untuk mengelirukan jurutera akan dapat memainkan peranan penting dalam mewujudkan komputer kuantum. Ketahui lebih lanjut mengenai apakah komputer kuantum dan bagaimana ia berfungsi, dibaca dalam bahan rakan sekerja saya Ramis Ganiev.