2020 sẽ nhớ thế giới không chỉ là một năm phá vỡ các hồ sơ nhiệt độ có thể tưởng tượng và không thể tưởng tượng được mà còn như một giai đoạn lịch sử loài người, trong đó sự tồn tại của vương quốc hạt thứ ba được gọi là "eniona", tồn tại trong hai chiều tại cùng một lúc. Nhìn chung, nói về vật lý hạt, cần lưu ý rằng cho đến gần đây chỉ có hai loại hoặc vương quốc - boson và fermions. Tiêu chí để phân chia các hạt cơ bản thành hai trại là giá trị của lưng, số lượng tử, đặc trưng cho thời điểm của nó của xung hạt. Nói cách khác, nếu các hạt bị lấy riêng biệt được xác định bởi một số nguyên - ở phía trước của bạn boson và nếu nửa kiểm lâm là fermion. Năm nay, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra những dấu hiệu đầu tiên về sự tồn tại của vương quốc hạt thứ ba - tập trung, có hành vi không giống như hành vi của không boson hoặc fermion. Chúng tôi nói với Enionas là gì và tại sao khám phá của họ có tầm quan trọng lớn đối với vật lý hiện đại.
"Eniona" là gì?
Mỗi hạt cuối cùng trong vũ trụ là từ các tia vũ trụ đến quark - fermion hoặc boson. Các hạng mục này chia các khối xây dựng của vũ trụ thành hai vương quốc khác nhau. Trong năm 2020 qua, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra những dấu hiệu đầu tiên về sự tồn tại của vương quốc thứ ba của các hạt - enionas. Thật thú vị, các tập trung không cư xử như fermion, cũng giống như boson; Thay vào đó, hành vi của họ ở đâu đó ở giữa.
Trong bài báo, được xuất bản vào mùa hè năm 2020, trên tạp chí Khoa học, các nhà vật lý đã phát hiện ra bằng chứng thử nghiệm đầu tiên rằng những hạt này không phù hợp với bất kỳ nhà vật lý nổi tiếng nào của các vương quốc. "Chúng tôi từng có boson và fermion, và bây giờ chúng tôi có Vương quốc thứ ba của các hạt cơ bản này", Frank Wilchk, người chiến thắng giải thưởng Nobel về vật lý từ Viện Công nghệ Massachusetts nói trong một cuộc phỏng vấn với Tạp chí Quanta.
Kể từ khi luật cơ học lượng tử, mô tả hành vi của các hạt cơ bản, rất khác với các luật nổi tiếng của vật lý cổ điển, họ hiểu chúng khá khó khăn. Để làm điều này, các nhà nghiên cứu đề nghị tưởng tượng ... hình vòng hình. Tất cả chỉ vì khi các tập trung được dệt, một trong số chúng được "bọc" xung quanh cái kia, thay đổi trạng thái lượng tử.
Thậm chí nhiều bài viết thú vị hơn về luật cơ học lượng tử và những khám phá mới nhất trong lĩnh vực vật lý, đọc trên kênh của chúng tôi ở Yandex.dzen. Có những bài viết thường xuyên xuất bản không có trên trang web.
Vì vậy, hãy tưởng tượng hai hạt không thể phân biệt tương tự như electron. Lấy một cái, và sau đó bọc nó xung quanh cái khác để nó trở về nơi tôi bắt đầu theo cách của mình. Thoạt nhìn có vẻ như không có gì thay đổi. Và thực sự, về ngôn ngữ toán học của cơ học lượng tử, hai hàm sóng mô tả các trạng thái ban đầu và cuối cùng phải bằng hoặc có độ lệch thành một đơn vị. (Trong cơ học lượng tử, bạn tính toán khả năng bạn quan sát, ăn chức năng sóng trong hình vuông, do đó hệ số này - 1 bị cuốn trôi).
Nếu các hàm sóng của hạt giống hệt nhau, thì trước khi bạn boson. Và nếu chúng bị từ chối bởi 1 hệ số, thì bạn nhìn vào fermion. Và mặc dù kết luận thu được trong quá trình một nghiên cứu mới có vẻ như thể tập thể dục thuần túy, nó có hậu quả nghiêm trọng đối với vật lý hiện đại.
Ba vương quốc của các hạt cơ bản
Các nhà nghiên cứu cũng lưu ý rằng fermion là các thành viên chống đối xã hội của thế giới các hạt, vì chúng không bao giờ chiếm giữ trạng thái lượng tử tương tự. Vì điều này, các electron thuộc lớp fermion rơi vào các vỏ nguyên tử khác nhau xung quanh chính nguyên tử. Trong đó, hiện tượng đơn giản này có phần lớn không gian trong nguyên tử - một loạt các hệ thống định kỳ tuyệt vời và tất cả hóa học.
Đọc thêm: Các nhà khoa học đã tiếp cận sự hiểu biết tại sao có một vũ trụ
Mặt khác, boson là các hạt đàn có khả năng kết hợp và tách biệt trạng thái lượng tử giống nhau. Do đó, các photon thuộc về lớp boson có thể đi qua nhau, cho phép các tia sáng di chuyển tự do và không tiêu tan.
Nhưng điều gì xảy ra nếu bạn có một hạt lượng tử xung quanh một hạt khác? Nó sẽ trở lại trạng thái lượng tử ban đầu? Để hiểu điều này hoặc không, cần phải sâu sắc trong một quá trình cấu trúc liên kết ngắn - kiểm tra toán học các hình thức. Người ta tin rằng hai hình thức tương đương về mặt cấu trúc liên đẳng nếu người ta có thể được chuyển đổi thành một loại khác mà không có bất kỳ hành động bổ sung nào (dán hoặc tách). Donut và Cà phê Cà phê, như một câu nói cũ nói, là tương đương về mặt đứng đầu, bởi vì một người có thể được một cách trơn tru và liên tục hình thành cho người khác.
Hãy xem xét một vòng lặp mà chúng ta đã làm khi một hạt xoay quanh cái kia. Trong ba chiều, vòng lặp này có thể được ép đến điểm. Cổng liên quan, có vẻ như nếu hạt không di chuyển cả. Tuy nhiên, trong hai chiều của vòng lặp không thể co lại, nó bị mắc kẹt trên một hạt khác. Điều này có nghĩa là nó sẽ không hoạt động vòng lặp trong quy trình. Do các hạn chế này - chỉ được phát hiện theo hai chiều - vòng của một hạt xung quanh cái kia không tương đương với nơi cư trú của hạt ở cùng một nơi. Vâng, đầu đi xung quanh. Đó là lý do tại sao các nhà vật lý cần lớp thứ ba của các hạt - eniona. Các chức năng sóng của chúng không giới hạn ở hai quyết định xác định fermion và boson và các hạt này không phải là khác.
Đầu những năm 1980, vật lý lần đầu tiên sử dụng các điều kiện này để quan sát "Hiệu ứng hội trường lượng tử phân số", trong đó các electron được thu thập với nhau để tạo ra cái gọi là quasiparticle có nét một electron. Năm 1984, trong công việc hai trang cơ bản, Frank Willchek, Daniel Alovaya và John Robert Sriffera đã cho thấy những điều này có thể được bao lâu. Nhưng các nhà khoa học không bao giờ quan sát hành vi như vậy của quasiparticles, và do đó không thể chứng minh rằng các anion không giống nhau bất kỳ fermion hoặc boson nào.
Thật thú vị: Tại sao vật lý lượng tử giống như ma thuật?
Đó là lý do tại sao một nghiên cứu mới là cách mạng - vật lý cuối cùng đã chứng minh rằng Enionas cư xử như một cây thánh giá giữa hành vi của boson và fermion. Thật thú vị, năm 2016, ba vật lý đã mô tả một thiết lập thử nghiệm, giống như một máy va chạm Intron nhỏ trong hai chiều. Feb và các đồng nghiệp của ông đã xây dựng một cái gì đó tương tự để đo lường sự biến động của dòng chảy trong máy va chạm.
Họ quản lý để chỉ ra rằng hành vi của các tập trung chính xác tương ứng với dự đoán lý thuyết. Nhìn chung, các tác giả của công việc khoa học hy vọng rằng các tập trung khó hiểu sẽ có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo ra các máy tính lượng tử. Tìm hiểu thêm về máy tính lượng tử và cách thức hoạt động, đọc trong tài liệu của đồng nghiệp Ramis Ganiev.