2020 se bo spomnil na svet ne le kot leto, ki je zlomil vse domiselne in nepojmljive temperaturne evidence, ampak tudi kot obdobje človeške zgodovine, v katerem je obstoj tretjega kraljestva delcev, imenovan "Eniona", ki obstaja v dveh dimenzijah na istočasno. Na splošno, ko govorimo o fiziki delcev, je treba opozoriti, da do nedavnega je bilo le dve kategoriji ali kraljestva - Bozons in Fermions. Merilo za razdelitev elementarnih delcev v dva tabora je vrednost hrbta, kvantna številka, ki označuje svoj lastni trenutek impulza delcev. Z drugimi besedami, če je vrtenje ločeno odvzete delce, ki ga določi celo število - pred sesonom, in če je pol-Ranger fermion. Letos so raziskovalci odkrili prve znake obstoja tretjega kraljestva delcev - Enions, katerih vedenje ni kot obnašanje niti Bosonov ali Fermions. Povedali smo, kaj je Enionas in zakaj je njihovo odkritje zelo pomembno za sodobno fiziko.
Kaj je "Eniona"?
Vsak zadnji delček v vesolju je iz kozmičnih žarkov do kvarkov - bodisi fermion ali Boson. Te kategorije delijo gradnike vesolja v dva različna kraljestva. V zadnjih 2020 so raziskovalci odkrili prve znake obstoja tretjega kraljestva delcev - Enionas. Zanimivo je, da se Enions ne obnašajo kot Fermions, niti kot Bosoni; Namesto tega je njihovo vedenje nekje na sredini.
V članku, objavljenem poleti leta 2020, v reviji Znanost, fizike odkrili prve eksperimentalne dokaze, da ti delci ne ustrezajo nobenemu od znanih fizikov kraljestev. "Včasih smo imeli Bosone in Fermions, zdaj pa imamo to tretjo kraljestvo osnovnih delcev," je povedal Frank Wilchk, Nobelov nagrajenec v fiziki Massachusetts Institute of Technology v intervjuju z revijo Quanta.
Ker se zakoni kvantne mehanike, ki opisujejo obnašanje osnovnih delcev, zelo razlikujejo od znanih zakonov klasične fizike, jih razumejo precej težko. Če želite to narediti, raziskovalci ponujajo zamisliti ... Slika zanke. Vse zato, ker ko so Enions tkani, je eden izmed njih "zavit" okoli drugega, spreminjajoče se kvantne države.
Še bolj razburljive članke o zakonih kvantne mehanike in najnovejših odkritij na področju fizike, preberite na našem kanalu v Yandex.dzen. Obstajajo redno objavljeni članki, ki niso na spletnem mestu.
Predstavljajte si, da sta dva nerazpoznavna delca, podobna elektroni. Vzemi eno in nato zavijte okoli drugega, da se vrne na mesto, kjer sem začel svojo pot. Na prvi pogled se zdi, da se nič ni spremenilo. In namreč, na matematičnem jeziku kvantne mehanike, dve funkciji valov, ki opisujejo začetne in končne države, mora biti bodisi enaka ali imajo odstopanje v eno enoto. (V kvantni mehaniki izračunate verjetnost, da opazujete, jedo valovno funkcijo na trgu, tako da se ta koeficient - 1 izpere).
Če so funkcije valovnega delca enake, potem pred Bosoni. In če jih zavrne 1 koeficient, potem pogledate Fermions. Čeprav se lahko zaključek, pridobljen v okviru nove študije, zdijo zgolj matematično vadbo, ima resne posledice za sodobno fiziko.
Tri kraljestva osnovnih delcev
Raziskovalci prav tako upoštevajo, da so fermioni antisocialni člani sveta delcev, saj nikoli ne zasedajo istega kvantnega stanja. Zaradi tega elektroni, ki pripadajo fermijski razredu, padejo v različne atomske lupine okoli atoma. Od tega preprostega pojava obstaja večina prostora v atom - neverjetno raznolikost periodičnega sistema in vse kemije.
Preberite tudi: Znanstveniki so se približali razumevanju, zakaj je vesolje
Bosoni, na drugi strani, so črede delci, ki imajo srečno sposobnost združevanja in ločevanje istega kvantnega stanja. Tako lahko fotoni, ki pripadajo razredu Bosonov, preidejo drug skozi drug drugega, kar omogoča prosto gibanje žarkov, da se prosto gibljejo in ne razpršijo.
Toda kaj se zgodi, če imate en kvantni delček okoli drugega? Se bo vrnil v prvotno kvantno stanje? Da bi to razumeli ali ne, je treba poglobiti v kratkem poteku topologije - matematični pregled obrazcev. Menijo, da sta dve obliki topološko enakovredna, če se lahko pretvorimo v drugo brez dodatnih ukrepov (lepljenje ali ločevanje). Krof in kavna skodelica, kot pravi stari pregovor, so topološko enakovredni, ker je lahko nemoteno in nenehno oblikovana na drugo.
Razmislite o zanki, ki smo ga naredili, ko se je delček vrtel okoli drugega. V treh dimenzijah se ta zanka lahko stisnemo do točke. Topološko izgleda, če se delci sploh ne premakne. Vendar pa se v dveh dimenzijah zanke ne more skrbeti, je obtičal na drugem delcu. To pomeni, da v procesu ne bo izvedla zanke. Zaradi te omejitve - odkrita le v dveh dimenzijah - zanka enega delca okoli drugega ni enakovredna prebivališču delcev na istem mestu. Da, glava gre okoli. Zato so fiziki potrebovali tretji razred delcev - Eniona. Njihove funkcije valov niso omejene na dve odločbi, ki opredeljujejo fermijove in bozone, in ti delci niso drug.
V zgodnjih osemdesetih letih je fizika prvič uporabila te pogoje za opazovanje "frakcijskega kvantnega učinka dvorane", v katerem se elektroni zbirajo skupaj, da ustvarijo tako imenovane navideze, ki imajo kap ene elektron. Leta 1984, v temeljnem delu dveh straneh, Frank Willchek, Daniel Alovaya in John Robert Sriffera sta pokazala, da so te kvadiparice vsekakor. Toda znanstveniki nikoli niso opazili takšnega obnašanja navidez, zato niso mogli dokazati, da anioni niso podobni nobeni fermioni ali Bosoni.
Zanimivo je: Zakaj je Quantum Fizika podobna čarobni?
Zato je nova študija revolucionarna - fizika končno uspelo dokazati, da se Enionas obnaša kot križ med obnašanjem bozonov in fermionov. Zanimivo je, da je v letu 2016 tri fizike opisala eksperimentalno nastavitev, ki je podobna majhnemu intronskemu kolidarju v dveh dimenzijah. FEB in njegovi kolegi so zgradili nekaj podobnega, da bi izmerili nihanja tokov v tržniku.
Uspelo jim je pokazati, da vedenje Enions natančno ustreza teoretičnim napovedi. Na splošno avtorji znanstvenega dela upajo, da bodo nejasne enions lahko igrali pomembno vlogo pri ustvarjanju kvantnih računalnikov. Več o tem, kaj je kvantni računalnik in kako deluje, preberite v materialu mojega kolega Ramis Ganis.