2020 își va aminti lumea nu numai ca un an care a rupt toate înregistrările de temperatură imaginabile și de neconceput, ci și ca o perioadă de istorie umană, în timpul căreia existența celui de-al treilea împărăție al particulelor numit "Eniona", care există în două dimensiuni la două dimensiuni la două dimensiuni la două dimensiuni la două dimensiuni. acelasi timp. În general, vorbind despre fizica particulelor, trebuie remarcat faptul că până de curând au existat doar două categorii sau regate - bosoni și fermioane. Criteriul pentru împărțirea particulelor elementare în două tabere este valoarea spatelui, numărului cuantic, care caracterizează propriul moment al pulsului de particule. Cu alte cuvinte, dacă rotirea particulelor luate separat este determinată de un număr întreg - în fața lui Boson și dacă jumătatea lui este fermion. În acest an, cercetătorii au descoperit primele semne ale existenței celei de-a treia împărății de particule - a cărui comportament nu este ca comportamentul nici a bosoanelor sau fermei. Spunem ceea ce este Enionas și de ce descoperirea lor are o importanță deosebită pentru fizica modernă.
Ce este "Eniona"?
Fiecare ultimă particulă din universul este de la raze cosmice la cuarci - fie fermion, fie boson. Aceste categorii împărtășesc blocurile de construcție ale universului în două regate diferite. În ultimele 2020, cercetătorii au descoperit primele semne ale existenței a treia Regatul Particulelor - Enionas. Interesant, eniții nu se comportă ca fermioane, nici ca bosoanele; În schimb, comportamentul lor este undeva în mijloc.
În articol, publicată în vara anului 2020, în revista Științe, fizicienii au descoperit primele dovezi experimentale că aceste particule nu se încadrează în niciunul dintre cei cunoscuți fizicieni ai regatelor. "Am obișnuit să avem bosoni și fermiuni, iar acum avem această a treia regatul particulelor elementare", a declarat Frank Wilchk, câștigătorul premiului Nobel în fizică de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts într-un interviu cu revista Quanta.
Deoarece legile mecanicii cuantice, descriind comportamentul particulelor elementare, sunt foarte diferite de legile bine cunoscute ale fizicii clasice, le înțeleg destul de dificile. Pentru a face acest lucru, cercetătorii oferă să-și imagineze ... Figura bucle. Toate pentru că atunci când eniții sunt țesute, unul dintre ei este "înfășurat" în jurul celeilalte, schimbând stările cuantice.
Chiar și articole mai interesante cu privire la legile mecanicii cuantice și cele mai recente descoperiri din domeniul fizicii, citiți pe canalul nostru în Yandex.dzen. Există articole publicate în mod regulat care nu sunt pe site.
Așadar, imaginați-vă două particule indistructurabile similare cu electronii. Luați unul și apoi împachetați-l în jurul altui astfel încât să se întoarcă la locul în care mi-am început drumul. La prima vedere, poate părea că nimic nu sa schimbat. Și într-adevăr, pe limba matematică a mecanicii cuantice, două funcții de undă care descriu stările inițiale și finale trebuie să fie fie egale sau să aibă o abatere într-o singură unitate. (În mecanica cuantică, calculați probabilitatea de a observa, consumând o funcție de undă într-un pătrat, astfel încât acest coeficient - 1 să fie spălat).
Dacă funcțiile de undă ale particulei sunt identice, apoi înainte de a vă bosoni. Și dacă sunt respinși cu un coeficient de 1, atunci te uiți la fermioane. Și, deși concluzia obținută în cursul unui nou studiu poate părea un exercițiu pur matematic, are consecințe grave pentru fizica modernă.
Trei regate ale particulelor elementare
Cercetătorii observă, de asemenea, că fermionii sunt membri antisociali ai lumii particulelor, deoarece nu ocupă niciodată același stat cuantic. Din acest motiv, electronii care aparțin clasei de fermion se încadrează în diferite cochilii atomice din jurul atomului însuși. Din acest fenomen simplu există o majoritate de spațiu în atom - o varietate uimitoare de sistem periodic și de toată chimia.
Citiți și: Oamenii de știință s-au apropiat de înțelegerea de ce există un univers
Bosoni, pe de altă parte, sunt particule de turmă care au o abilitate fericită de a combina și de a separa aceeași stare cuantică. Astfel, fotonii care aparțin clasei de bosoni se pot trece reciproc, permițând razele luminoase să se miște liber și nu disipa.
Dar ce se întâmplă dacă aveți o particulă cuantică în jurul altui? Va reveni la starea inițială cuantică? Pentru a înțelege acest lucru sau nu, este necesar să se aprofundeze într-un scurt curs de topologie - examinarea matematică a formularelor. Se crede că două forme sunt echivalente topologic dacă se poate transforma în alta fără acțiuni suplimentare (lipire sau separare). Gogoasa și cana de cafea, așa cum spune vechea zicală, sunt echivalente topologic, deoarece se poate forma fără probleme și continuu la altul.
Luați în considerare o buclă pe care am făcut-o atunci când o particulă se rotește în jurul celeilalte. În trei dimensiuni, această buclă poate fi strânsă până la punct. Topologic, se pare că particula nu sa mișcat deloc. Cu toate acestea, în două dimensiuni ale bucla nu se poate micșora, ea blocată pe o altă particulă. Aceasta înseamnă că nu va funcționa bucla în acest proces. Datorită acestor restricții - detectate numai în două dimensiuni - bucla unei particule din jurul celeilalte nu este echivalentă cu reședința particulei în același loc. Da, capul merge în jur. De aceea, fizicienii au nevoie de cea de-a treia clasă de particule - Eniona. Funcțiile lor de undă nu se limitează la două decizii care definesc fermioane și bosoni și aceste particule nu sunt altele.
La începutul anilor 1980, Fizica pentru prima dată a folosit aceste condiții pentru a respecta "efectul fracționar cuantum cuantum", în care electronii sunt colectați împreună pentru a crea așa-numitele quasiparticule care au un accident vascular cerebral al unui electron. În 1984, în munca fundamentală cu două pagini, Frank Willchek, Daniel Alovaya și John Robert Sriffera, au arătat că aceste cvasiparticule pot fi oricum. Dar oamenii de știință nu au observat niciodată un astfel de comportament al cvasiparticulelor și, prin urmare, nu au putut dovedi că anionii nu sunt atât de fermioane sau bosoni.
Este interesant: de ce fizica cuantică este asemănătoare cu magia?
De aceea, un nou studiu este revoluționar - fizica a reușit în cele din urmă să demonstreze că Enionas se comportă ca o cruce între comportamentul bosonilor și fermei. Interesant, în 2016, trei fizică au descris o configurație experimentală, asemănătoare cu un miclider mic în două dimensiuni. Feb și colegii săi au construit ceva similar cu măsurarea fluctuațiilor curenților din Collider.
Ei au reușit să demonstreze că comportamentul enoilor corespunde exact predicțiilor teoretice. În general, autorii muncii științifice speră că enisniile confuze vor putea juca un rol important în crearea computerelor cuantice. Aflați mai multe despre ceea ce este un calculator cuantic și cum funcționează, citiți în materialul colegului meu Ramis Ganiev.