2020 ay matandaan ang mundo hindi lamang bilang isang taon na sinira ang lahat ng maiisip at hindi maipahahayag na mga talaan ng temperatura, kundi pati na rin bilang isang panahon ng kasaysayan ng tao, kung saan ang pagkakaroon ng ikatlong kaharian ng mga particle na tinatawag na "Enona", na umiiral sa dalawang dimensyon sa parehong oras. Sa pangkalahatan, ang pagsasalita ng pisika ng maliit na butil, dapat itong pansinin hanggang kamakailan lamang ay may dalawang kategorya o kaharian lamang - bosons at fermions. Ang criterion para sa paghahati ng elementarya particle sa dalawang kampo ay ang halaga ng likod, quantum number, na characterizes sarili nitong sandali ng particle pulse. Sa ibang salita, kung ang spin na hiwalay na kinuha ng mga particle ay tinutukoy ng isang integer - sa harap mo boson, at kung ang half-ranger ay fermion. Sa taong ito, natuklasan ng mga mananaliksik ang mga unang palatandaan ng pagkakaroon ng ikatlong kaharian ng mga particle - enions, na ang pag-uugali ay hindi katulad ng pag-uugali ng mga boson o fermions. Sinasabi namin kung ano ang Enionas at kung bakit ang kanilang pagtuklas ay napakahalaga para sa modernong pisika.
Ano ang "Eniona"?
Ang bawat huling particle sa uniberso ay mula sa cosmic ray sa quarks - alinman sa fermion o boson. Ang mga kategoryang ito ay hatiin ang mga bloke ng gusali ng uniberso sa dalawang magkakaibang kaharian. Noong nakalipas na 2020, natuklasan ng mga mananaliksik ang mga unang palatandaan ng pagkakaroon ng ikatlong kaharian ng mga particle - Enionas. Kapansin-pansin, ang mga enon ay hindi kumikilos tulad ng mga fermion, ni tulad ng mga boson; Sa halip, ang kanilang pag-uugali ay sa isang lugar sa gitna.
Sa artikulong ito, na inilathala noong tag-init ng 2020, sa journal science, natuklasan ng mga physicist ang unang pang-eksperimentong katibayan na ang mga particle na ito ay hindi angkop sa alinman sa mga kilalang physicists ng mga kaharian. "Ginamit namin ang mga boson at fermions, at ngayon mayroon kaming ikatlong kaharian ng elementarya na particle," sabi ni Frank Wilchk, ang Nobel Prize winner sa Physics mula sa Massachusetts Institute of Technology sa isang interbyu sa Quanta magazine.
Dahil ang mga batas ng mekanika ng quantum, na naglalarawan sa pag-uugali ng mga elementarya, ay ibang-iba mula sa mga kilalang batas ng klasikal na pisika, naunawaan nila ang mga ito nang napakahirap. Upang gawin ito, nag-aalok ang mga mananaliksik upang isipin ... Figure loops. Lahat dahil kapag ang mga enions ay habi, isa sa mga ito ay "balot" sa paligid ng iba pang, pagbabago ng quantum estado.
Kahit na mas kapana-panabik na mga artikulo sa mga batas ng mekanika ng quantum at ang pinakabagong mga pagtuklas sa larangan ng pisika, basahin sa aming channel sa Yandex.Dzen. May mga regular na nai-publish na mga artikulo na wala sa site.
Kaya isipin ang dalawang hindi makilala na mga particle na katulad ng mga elektron. Kumuha ng isa, at pagkatapos ay balutin ito sa paligid ng isa pa upang bumalik ito sa kung saan ko sinimulan ang aking paraan. Sa unang sulyap maaaring mukhang walang nagbago. At sa katunayan, sa Mathematical Language of Quantum Mechanics, dalawang function ng alon na naglalarawan sa paunang at huling mga estado ay dapat na katumbas ng o magkaroon ng isang paglihis sa isang yunit. (Sa mekanika ng quantum, kalkulahin mo ang posibilidad na obserbahan mo, kumakain ng wave function sa isang parisukat, upang ang koepisyent na ito - 1 ay hugasan).
Kung ang mga pag-andar ng alon ng maliit na butil ay magkapareho, pagkatapos bago ka bosons. At kung sila ay tinanggihan ng 1 koepisyent, pagkatapos ay tumingin ka sa fermions. At kahit na ang konklusyon na nakuha sa kurso ng isang bagong pag-aaral ay maaaring mukhang pulos matematiko ehersisyo, ito ay may malubhang kahihinatnan para sa modernong pisika.
Tatlong Kaharian ng Elementary Particle.
Tandaan din ng mga mananaliksik na ang mga fermion ay mga antisosyal na miyembro ng mundo ng mga particle, dahil hindi nila sakupin ang parehong estado ng kabuuan. Dahil dito, ang mga elektron na nabibilang sa klase ng fermion ay nahulog sa iba't ibang mga atomic shell sa paligid ng atom mismo. Ng simpleng kababalaghan na ito ay may karamihan sa espasyo sa atom - isang kamangha-manghang iba't ibang periodic system at lahat ng kimika.
Basahin din: lumapit ang mga siyentipiko sa pag-unawa kung bakit may uniberso
Ang mga boson, sa kabilang banda, ay mga particle ng kawan na may maligayang kakayahan upang pagsamahin at paghiwalayin ang parehong estado ng kabuuan. Kaya, ang mga photon na nabibilang sa klase ng mga boson ay maaaring makapasa sa isa't isa, na nagpapahintulot sa mga light ray na malayang lumipat, at hindi mapawi.
Ngunit ano ang mangyayari kung mayroon kang isang kabuuan na particle sa paligid ng isa pa? Babalik ba ito sa orihinal na estado ng kabuuan? Upang maunawaan ito o hindi, ito ay kinakailangan upang palalimin sa isang maikling kurso ng topology - matematiko pagsusuri ng mga form. Ito ay pinaniniwalaan na ang dalawang anyo ay katumbas ng topologically kung ang isa ay maaaring mabago sa iba nang walang anumang karagdagang mga pagkilos (gluing o paghihiwalay). Ang donut at coffee mug, gaya ng sinasabi ng lumang kasabihan, ay katumbas ng topologically, dahil ang isa ay maaaring maayos at patuloy na nabuo sa isa pa.
Isaalang-alang ang isang loop na ginawa namin kapag ang isang maliit na butil ay pinaikot sa paligid ng iba. Sa tatlong dimensyon, ang loop na ito ay maaaring mapigilan sa punto. Topologically, mukhang kung ang maliit na butil ay hindi lumipat sa lahat. Gayunpaman, sa dalawang dimensyon ng loop ay hindi maaaring pag-urong, ito ay natigil sa isa pang maliit na butil. Nangangahulugan ito na hindi ito gagana ang loop sa proseso. Dahil sa mga paghihigpit na ito - nakita lamang sa dalawang dimensyon - ang loop ng isang maliit na butil sa paligid ng iba ay hindi katumbas ng paninirahan ng maliit na butil sa parehong lugar. Oo, ang ulo ay napupunta sa paligid. Iyon ang dahilan kung bakit kailangan ng mga physicist ang ikatlong uri ng mga particle - Eniona. Ang kanilang mga pag-andar ng alon ay hindi limitado sa dalawang desisyon na tumutukoy sa mga fermion at bosons at ang mga particle na ito ay walang iba.
Noong unang bahagi ng dekada 1980, ginamit ng physics sa unang pagkakataon ang mga kondisyong ito para sa pagmamasid sa "fractional quantum hall effect", kung saan ang mga elektron ay nakolekta magkasama upang lumikha ng tinatawag na quasiparticles na may stroke ng isang elektron. Noong 1984, sa pangunahing dalawang-pahinang gawain, ipinakita ni Frank Willek, Daniel Alovaya at John Robert Srifferna na ang mga quasiparticle na ito ay maaaring maging anumang paraan. Ngunit hindi napagmasdan ng mga siyentipiko ang gayong pag-uugali ng mga quasiparticle, at samakatuwid ay hindi maaaring patunayan na ang mga anion ay hindi magkapareho ng anumang fermions o bosons.
Ito ay kagiliw-giliw na: bakit quantum physics ay katulad sa magic?
Iyon ang dahilan kung bakit ang isang bagong pag-aaral ay rebolusyonaryo - ang pisika sa wakas ay pinamamahalaang upang patunayan na si Enionas ay kumikilos tulad ng isang krus sa pagitan ng pag-uugali ng mga boson at fermions. Kapansin-pansin, sa 2016, tatlong physics inilarawan ang isang pang-eksperimentong pag-setup, na kahawig ng isang maliit na collider intron sa dalawang dimensyon. Ang Peb at ang kanyang mga kasamahan ay nagtayo ng isang bagay na katulad upang sukatin ang mga pagbabago ng mga alon sa collider.
Pinamahalaan nila na ang pag-uugali ng mga enion ay eksaktong tumutugma sa mga hula sa teoretikal. Sa pangkalahatan, ang mga may-akda ng pang-agham na gawain ay umaasa na ang nakalilito na mga enion ay makakapaglaro ng isang mahalagang papel sa paglikha ng mga quantum computer. Matuto nang higit pa tungkol sa kung ano ang isang quantum computer at kung paano ito gumagana, basahin sa materyal ng aking kasamahan Ramis Ganiev.