2020 będzie pamiętać świat nie tylko jako rok, który złamał wszystkie wyobrażalne i niewyobrażalne rekordy temperatury, ale także w okresie historii ludzkiej, podczas której istnienie trzeciego królestwa cząstek zwane "Eniona", która istnieje w dwóch wymiarach w tym samym czasie. Ogólnie rzecz biorąc, mówiąc o fizyce cząstek, należy zauważyć, że do niedawna istniały tylko dwie kategorie lub królestwa - bozony i fermery. Kryterium podziału cząstek elementarnych w dwóch obozach jest wartością tylnej, numeru kwantowego, który charakteryzuje własną chwilę impulsu cząstek. Innymi słowy, jeśli wirowe oddzielnie wzięte cząsteczki zależy od liczby całkowitej - przed tobą Bozon, a jeśli pół-Ranger jest Fermion. W tym roku naukowcy odkryli pierwsze oznaki istnienia trzeciego Królestwa Cząstek - Enons, których zachowanie nie jest jak zachowanie ani bozonów ani fermów. Mówimy, czym jest Enionas i dlaczego ich odkrycie ma ogromne znaczenie dla współczesnej fizyki.
Co to jest "Eniona"?
Każda ostatnia cząstka we wszechświecie pochodzi z Cosmic Promienie do Kwarków - Fermion lub Bozon. Kategorie te dzielą elementy budynku wszechświata na dwa różne królestwa. W przeszłości 2020 r. Naukowcy odkryli pierwsze oznaki istnienia trzeciego królestwa cząstek - enionas. Co ciekawe, śliny nie zachowują się jak fermions, ani jak bozony; Zamiast tego ich zachowanie jest gdzieś w środku.
W art. "Kiedyś mamy bozonów i fermions, a teraz mamy to trzecie królestwo cząstek podstawowych", powiedział Frank Wilchk, zwycięzca Nagrody Nobla w fizyce z Massachusetts Institute of Technology w wywiadzie z Quanta Magazine.
Ponieważ prawa mechaniki kwantowej, opisując zachowanie cząstek elementarnych, są bardzo różne od znanych praw fizyki klasycznej, rozumieją je dość trudne. Aby to zrobić, naukowcy oferują wyobrażanie sobie ... Pętle figurowe. Wszystko, ponieważ gdy śliny są tkane, jeden z nich jest "owinięty" wokół innych, zmieniających się stanów kwantowych.
Jeszcze bardziej ekscytujące artykuły na temat przepisów mechaniki kwantowej i najnowszych odkryć w dziedzinie fizyki, czytane na naszym kanale w Yandex.dzien. Są regularnie publikowane artykuły, które nie są na stronie.
Wyobraź sobie dwie cząstki nie do odróżnienia podobne do elektronów. Weź jeden, a następnie owinąć go wokół, aby powrócił do tego, gdzie zacząłem drogę. Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że nic się nie zmieniło. I rzeczywiście, na języku matematycznym mechanicznym kwantowym, dwie funkcje fali opisujące początkowe i końcowe państwa muszą być równe lub mają odchylenie do jednej jednostki. (W mechanice kwantowej obliczysz prawdopodobieństwo, że obserwujesz, jedząc funkcję falową na placu, tak aby ten współczynnik - 1 został zmywany).
Jeśli funkcje fali cząstek są identyczne, to przed bozonami. A jeśli zostaną odrzucone przez 1 współczynnik, patrzysz na Fermions. I chociaż wniosek uzyskany w trakcie nowego badania może wydawać się czysto matematyczne ćwiczenia, ma poważne konsekwencje dla współczesnej fizyki.
Trzy królestwa cząstek podstawowych
Naukowcy odnotuj również, że Fermions są antyspołecznymi członkami świata cząstek, ponieważ nigdy nie zajmują tego samego stanu kwantowego. Z tego powodu elektrony należące do klasy Fermion wpadają w różne skorupy atomowe wokół samego atomu. Z tego prostego zjawiska znajduje się większość miejsca w atomie - niesamowitą różnorodność układu okresowego i całej chemii.
Czytaj również: Naukowcy zbliżyli się do zrozumienia, dlaczego jest wszechświat
Z drugiej strony bozony są cząstkami stada, które mają szczęśliwe zdolność do łączenia i oddzielenia tego samego stanu kwantowego. Tak więc fotony należące do klasy bozonów mogą przejść przez siebie, umożliwiając swobodnie poruszać się promieniami świetlnymi, a nie rozpraszać.
Ale co się stanie, jeśli masz jedną cząstkę kwantową wokół innego? Czy powróci do oryginalnego stanu kwantowego? Aby to zrozumieć, czy nie, konieczne jest pogłębienie w krótkim czasie topologii - badania matematyczne formularzy. Uważa się, że dwie formy są równoważne topologicznie, jeśli można przekształcić się w inny bez dodatkowych działań (klejenia lub separacji). Kubek pączka i kawy, jak mówi stare powiedzenie, są topologicznie równoważne, ponieważ można być płynnie i stale uformowane do drugiego.
Rozważ pętlę, którą zrobiliśmy, gdy jedna cząstka obróciła się po drugiej. W trzech wymiarach pętla ta może być ściśnięta do punktu. Topologicznie wygląda na to, że cząstka nie poruszała się w ogóle. Jednak w dwóch wymiarach pętli nie może się kurczyć, utknął na innej cząstce. Oznacza to, że nie zadziała pętli w tym procesie. Ze względu na to ograniczenia - wykryte tylko w dwóch wymiarach - pętla jednej cząstki wokół drugiego nie jest równoważna z zamieszkaniem cząstki w tym samym miejscu. Tak, głowa się dzieje. Dlatego fizycy potrzebowali trzecią klasę cząstek - Eniona. Funkcje fali nie ograniczają się do dwóch decyzji określających fermery i bozony, a te cząstki nie są inne.
Na początku lat 80. fizyka po raz pierwszy wykorzystała te warunki obserwowania "frakcyjnego efektu sali kwantowej", w której elektrony są gromadzone razem, aby utworzyć tak zwane quasiparticles, które mają skok jednego elektronu. W 1984 r. W podstawowej pracy dwupoziomowej Frank Willechek, Daniel Alovaya i John Robert Sriffera pokazał, że te quasiparticles mogą być w każdym razie. Ale naukowcy nigdy nie obserwowali takie zachowania quasiparticles, a zatem nie mogły udowodnić, że aniony nie są podobne do żadnych fermów ani bozonów.
To interesujące: dlaczego fizyka kwantowa jest podobna do magii?
Dlatego nowe badanie jest rewolucyjne - fizyka w końcu udało się udowodnić, że Enionas zachowują się jak krzyż między zachowaniem bozonów i fermów. Co ciekawe, w 2016 r., Trzy fizyka opisała konfigurację eksperymentalną, przypominającą maleńki ogromny zderzający w dwóch wymiarach. Lut i jego koledzy zbudowali coś podobnego do zmierzenia wahań prądów w ogrodzie.
Udało im się pokazać, że zachowanie Enionów dokładnie odpowiada prognozom teoretycznym. Ogólnie rzecz biorąc, autorzy pracy naukowej mają nadzieję, że mylące śnie będą mogły odgrywać ważną rolę w tworzeniu komputerów kwantowych. Dowiedz się więcej o tym, co jest komputerem kwantowym i jak to działa, czytaj w materiale mojego kolegi Ramis Ganev.