2020 kommer att komma ihåg världen, inte bara som ett år som bröt alla tänkbara och otänkbara temperaturregister, men också som en period av mänsklig historia, under vilken förekomsten av det tredje rikets partiklar som kallas "Eniona", som finns i två dimensioner vid samma tid. I allmänhet, som talar om partikelfysik, bör det noteras att det var nyligen var det bara två kategorier eller kungarier - bosoner och fermioner. Kriteriet för delning av elementära partiklar i två läger är värdet på ryggen, kvantnummer, som kännetecknar sitt eget ögonblick av partikelpulsen. Med andra ord, om spinnet separat tagits partiklar bestäms av ett heltal - framför dig boson, och om halvrängaren är fermion. I år upptäckte forskarna de första tecknen på förekomsten av det tredje konungariket av partiklar - vars beteende inte är som beteendet hos varken bosoner eller fermioner. Vi berättar vad Enionas är och varför deras upptäckt är av stor betydelse för modern fysik.
Vad är "Eniona"?
Varje sista partikel i universum är från kosmiska strålar till kvarker - antingen fermion eller boson. Dessa kategorier delar upp byggnadsblocken i universum i två olika kungarier. Under de senaste 2020 upptäckte forskarna de första tecknen på förekomsten av det tredje riket av partiklar - enionas. Intressant är att ett muner inte beter sig som fermioner, inte heller som bosoner; Istället är deras beteende någonstans i mitten.
I artikeln, publicerad sommaren 2020, i tidskriften vetenskap, upptäckte fysiker de första experimentella bevisen att dessa partiklar inte passar in i några av de kända fysikerna i kungarna. "Vi brukade ha bosoner och fermioner, och nu har vi det här tredje riket av elementära partiklar", säger Frank Wilchk, Nobelprisvinnaren i fysik från Massachusetts Tekniska Institutet i en intervju med Quanta Magazine.
Sedan kvantmekanikens lagar, som beskriver beteendet hos elementära partiklar, är mycket annorlunda än de välkända lagarna i klassisk fysik, förstår de dem ganska svåra. För att göra detta, erbjuder forskarna att föreställa sig ... Figur loopar. Allt för att när påen är vävda, är en av dem "inslagna" runt den andra, föränderliga kvantstaterna.
Ännu mer spännande artiklar om kvantmekanikens lagar och de senaste upptäckterna inom fysikområdet, läs på vår kanal i yandex.dzen. Det finns regelbundet publicerade artiklar som inte finns på webbplatsen.
Föreställ dig två oskiljbara partiklar som liknar elektroner. Ta en och sätt sedan det runt en annan så att den återvänder till var jag började min väg. Vid första anblicken kan det tyckas att inget har förändrats. Och på det matematiska språket i kvantmekanik måste två vågfunktioner som beskriver de ursprungliga och slutliga staterna vara lika med eller har en avvikelse i en enhet. (I kvantmekanik beräknar du sannolikheten för att du observerar, äter en vågfunktion på en fyrkant, så att denna koefficient - 1 tvättas bort).
Om partikelns vågfunktioner är identiska, då innan du bosoner. Och om de avvisas med 1 koefficient, tittar du på fermioner. Och även om slutsatsen i samband med en ny studie kan verka rent matematisk övning, har den allvarliga konsekvenser för den moderna fysiken.
Tre kungarikor av elementära partiklar
Forskare noterar också att fermioner är antisociala medlemmar av partiklarna, eftersom de aldrig upptar samma kvantstillstånd. På grund av detta faller elektroner som hör till Fermion-klassen i olika atomskal runt Atom själv. Av detta enkla fenomen är det en majoritet av rymden i Atom - ett fantastiskt utbud av periodiskt system och all kemi.
Läs också: Forskare närmade sig förståelsen varför det finns ett universum
Bosoner är å andra sidan besättningspartiklar som har en lycklig förmåga att kombinera och separera samma kvantstillstånd. Således kan fotoner som hör till klassen av bosoner passera genom varandra, så att ljusstrålarna kan röra sig fritt och inte försvinner.
Men vad händer om du har en kvantpartikel runt en annan? Kommer det tillbaka till det ursprungliga kvantetillståndet? För att förstå detta eller inte är det nödvändigt att fördjupa sig i en kort topologi - matematisk undersökning av former. Det antas att två former är topologiskt ekvivalenta om man kan omvandlas till en annan utan några ytterligare åtgärder (limning eller separation). Donut och kaffekrus, som det gamla ordstävet säger, är topologiskt ekvivalent, eftersom man kan vara smidigt och kontinuerligt formad till en annan.
Tänk på en slinga som vi gjorde när en partikel roterade runt den andra. I tre dimensioner kan denna slinga pressas till punkten. Topologiskt ser det ut om partikeln inte rör sig alls. I två dimensioner av slingan kan emellertid inte krympa, fast vid en annan partikel. Det betyder att det inte kommer att fungera i slingan i processen. På grund av dessa restriktioner - detekteras endast i två dimensioner - är slingan av en partikel runt den andra inte ekvivalent med partikelns bostad på samma ställe. Ja, huvudet går runt. Därför behövde fysiker den tredje klassen av partiklar - Eniona. Deras vågfunktioner är inte begränsade till två beslut som definierar fermioner och bosoner och dessa partiklar är ingen annan.
I början av 1980-talet använde fysiken för första gången dessa villkor för att observera den "fraktionella kvanthallseffekten", i vilken elektroner samlas ihop för att skapa så kallade kvasipartiklar som har en stroke av en elektron. 1984, i det grundläggande tvåsidiga arbetet, visade Frank Willchek, Daniel Alovaya och John Robert Srifera att dessa kvasipartiklar kan vara i alla fall. Men forskare observerade aldrig ett sådant beteende av kvasipartiklar, och kunde därför inte bevisa att anjonerna inte är lika stora eller bosoner.
Det är intressant: Varför Quantum Physics är likadan med magi?
Det är därför en ny studie är revolutionär - fysik lyckades äntligen bevisa att enionerna beter sig som ett kors mellan bosons och fermions beteende. Intressant, år 2016, beskriver tre fysik en experimentell installation, som liknade en liten introncollider i två dimensioner. Feb och hans kollegor byggde något liknande att mäta fluktuationerna av strömmen i Collider.
De lyckades visa att uppförandet av ett ays motsvarar exakt teoretiska förutsägelser. I allmänhet hoppas författarna till vetenskapligt arbete att förvirrande påioner kommer att kunna spela en viktig roll för att skapa kvantdatorer. Läs mer om vad som är en kvantdator och hur det fungerar, läs i materialet i min kollega Ramis Ganiev.