2020 si bude pamätať na svet nielen ako rok, ktorý zlomil všetky predstaviteľné a nepredstaviteľné teplotné záznamy, ale aj ako obdobie ľudskej histórie, počas ktorých existencia tretieho kráľovstva častíc s názvom "Eniona", ktorá existuje v dvoch dimenziách rovnaký čas. Vo všeobecnosti hovoríme o fyzike častíc, treba poznamenať, že do nedávnej doby boli len dve kategórie alebo kráľovstvá - Bosons a Fermiss. Kritériom pre delenie základných častíc do dvoch táborov je hodnota chrbta, kvantového čísla, ktoré charakterizuje svoj vlastný moment pulzu častíc. Inými slovami, ak sa odstreďuje oddelene odobraté častice, určuje celé číslo - pred vami Boson, a ak je polovica-Ranger Fermion. V tomto roku výskumníci objavili prvé známky existencie tretieho kráľovstva častíc - vedenia, ktorých správanie nie je ako správanie ani fermons alebo fermions. Povieme, čo je Enionas a prečo ich objav má veľký význam pre modernú fyziku.
Čo je to "Eniona"?
Každá posledná častica vo vesmíre je z kozmických lúčov na kvarky - buď fermion alebo boson. Tieto kategórie rozdeľujú stavebné bloky vesmíru do dvoch rôznych kráľovstiev. V posledných 2020 výskumníci objavili prvé príznaky existencie tretieho kráľovstva častíc - Enionas. Zaujímavé je, že cionci sa neriadia ako fermiony, ani ako bozóny; Namiesto toho je ich správanie niekde uprostred.
V článku, uverejnený v lete 2020, v časopise, fyzici objavili prvý experimentálny dôkaz, že tieto častice sa nezapadajú do žiadnych z známych fyzikov kráľovstva. "Mali sme bozóny a fermiony, a teraz máme toto tretie kráľovstvo základných častíc," povedal Frank Wilchk, Nobelovej ceny Víťaz vo fyzike z Massachusetts Institute of Technology v rozhovore s Quanta Magazine.
Vzhľadom k tomu, zákony kvantovej mechaniky, opisujúceho sa správania základných častíc, sú veľmi odlišné od známych zákonov klasickej fyziky, chápu im pomerne ťažké. Aby ste to urobili, výskumníci ponúkajú predstaviť si ... Obrázok slučky. Všetko, pretože keď sú kniony tkané, jeden z nich je "zabalený" okolo druhého, meniace sa kvantové stavy.
Ešte viac vzrušujúce články o zákonoch kvantovej mechaniky a najnovších objavov v oblasti fyziky, čítať na našom kanáli v Yandex.Dzen. Pravidelne uverejňujú články, ktoré nie sú na stránke.
Tak si predstavte dve nerozoznateľné častice podobné elektróny. Vezmite si jeden, a potom ho zabaľte okolo seba, aby sa vráti, kde som začal svoju cestu. Na prvý pohľad sa môže zdať, že sa nič nezmenilo. A skutočne, na matematickom jazyku kvantovej mechaniky, musia byť dve funkcie vlny popisujúce počiatočné a konečné štáty buď rovné alebo majú odchýlku na jednu jednotku. (V kvantovej mechanike vypočítate pravdepodobnosť, že budete pozorovať, jesť funkciu vlny na námestí, takže tento koeficient - 1 je vypladaný).
Ak sú vlny funkcie častíc identické, potom predtým, ako budete bozóny. A ak sú zamietnuté 1 koeficientom, potom sa pozeráte na fermions. A hoci záver získaný v priebehu novej štúdie sa môže zdať čisto matematické cvičenie, má vážne následky pre modernú fyziku.
Tri kráľovstvá elementárnych častíc
Výskumníci tiež poznamenávajú, že fermions sú antisociálnymi členmi sveta častíc, pretože nikdy neobývajú rovnaký kvantový stav. Z tohto dôvodu, elektróny, ktoré patria do triedy Fermion, spadajú do rôznych atómových škrupín okolo samotného atómu. Z tohto jednoduchého fenoménu je väčšina priestoru v atóme - úžasná rôznorodosť periodického systému a všetku chémiu.
Prečítajte si aj: Vedci sa priblížili k pochopeniu, prečo je vesmír
Bozóny, na druhej strane, sú stádo častíc, ktoré majú šťastnú schopnosť kombinovať a oddeliť rovnaký kvantový stav. Tak, fotóny, ktoré patria do triedy bozónov, môžu prechádzať cez seba, čo umožňuje ľahkému žiareniu pohybovať voľne, a nie rozptýliť.
Ale čo sa stane, ak máte jednu kvantovú časticu okolo iného? Vráti sa do pôvodného kvantového stavu? Na pochopenie tohto alebo nie, je potrebné prehĺbiť v krátkom čase topológie - matematické vyšetrenie formulárov. Predpokladá sa, že dve formy sú topologicky ekvivalentné, ak sa človek môže transformovať do druhého bez akýchkoľvek ďalších opatrení (lepenie alebo separácia). Šišta a kávový hrnček, ako hovorí staré príslovie, sú topologicky ekvivalentné, pretože človek môže byť hladko a neustále sa tvarovaný na druhý.
Zvážte slučku, ktorú sme urobili, keď sa okolo druhého otočilo jedna častica. V troch rozmeroch môže byť táto slučka stlačená do bodu. Topologicky to vyzerá, ak sa častice vôbec nepohybovala. Avšak v dvoch rozmeroch slučky sa nemôže zmršiť, uviazlo na inej častice. To znamená, že nefunguje slučku v procese. Kvôli týmto obmedzeniam - zisteným iba v dvoch dimenziách - slučka jednej častice okolo druhého nie je ekvivalentná rezidencii častíc na rovnakom mieste. Áno, hlava ide okolo. Preto fyzici potrebovali tretiu triedu častíc - Eniona. Ich vlnové funkcie nie sú obmedzené na dve rozhodnutia, ktoré definujú fermióny a bozóny a tieto častice nie sú iné.
Začiatkom osemdesiatych rokov sa fyzika po prvýkrát použila tieto podmienky na pozorovanie "frakčnej kvantovej haly", v ktorom sa elektróny zhromažďujú spoločne, aby vytvorili takzvané kvasarpartiks, ktoré majú zdvihu jedného elektrónu. V roku 1984, v základnej dvojstrannej práci, Frank Willchek, Daniel ALovaya a John Robert Sriffera ukázali, že tieto kvásty môžu byť ľubovoľne. Ale vedci nikdy nepozorovali takéto správanie kvasarparktík, a preto nemohli dokázať, že anióny nie sú podobné akékoľvek fermions alebo bozóny.
Je to zaujímavé: prečo kvantová fyzika je podobná mágii?
Preto je nová štúdia revolučná - fyzika sa konečne podarilo dokázať, že Enions sa správajú ako kríž medzi správaním bozín a fermions. Zaujímavé je, že v roku 2016 tri fyzika opísala experimentálne nastavenie, pripomínajúce malému intrónu kolíza v dvoch dimenziách. Feb a jeho kolegovia postavili niečo podobné merať kolísanie prúdov v colliri.
Podarilo sa nám ukázať, že správanie sakcií presne zodpovedá teoretickým predpovede. Všeobecne platí, že autori vedeckej práce dúfajú, že mätúce vedecké práce budú môcť zohrávať dôležitú úlohu pri vytváraní kvantových počítačov. Získajte viac informácií o tom, čo je kvantový počítač a ako to funguje, čítajte v materiáli môjho kolegu Ramis Ganeievu.