07.09.2020
Денис Гордеев
11

Изучение энионов показало, что квантовый мир еще более странный, чем считали физики

4.7

Наноразмерный интерферометр, сверхнизкая температура и мощное магнитное поле позволили ученым наблюдать необычные квазичастицы.

Картина интерференции энионов
Картина интерференции энионов — «пижамная диаграмма»/ Nakamura, Manfra et al., Nature Physics, 2020

Исследователи из Университета Пердью в Уэст-Лафайетт, штат Индиана, получили новое экспериментальное подтверждение группового поведения электронов, при котором образуются энионы — квазичастицы, существующие в двумерных системах. Статья об этом опубликована в издании Nature Physics.

До того, как были открыты энионы, элементарные частицы и квазичастицы делили на две большие группы: фермионы и бозоны. К первым, например, относятся носители электрического заряда — электроны, а ко вторым — фотоны. У фермионов и бозонов есть ряд фундаментальных отличий: так, фермионы могут иметь дробный спин, а бозоны — только целочисленный; у фермионов есть античастицы, а у бозонов их нет; принцип запрета Паули применим только к фермионам.

Существование энионов было впервые теоретически обосновано еще в 1977 году группой норвежских физиков. Эти квазичастицы являют собой обобщение бозонов и фермионов и не могут быть четко отнесены к одной из групп. Их название происходит от английского слова any — «любой, всякий». Энионы обладают характеристиками, которых нет у других частиц: например, могут иметь дробный заряд и дробные квантовые статистики, которые сохраняют «память» о взаимодействиях с другими квазичастицам.

«Энионы существуют только как коллективные возбуждения электронов при особых обстоятельствах, — говорит соавтор исследования Майкл Манфра. — Но у них действительно есть эти явно необычные свойства <…>. Забавно, потому что ну как они могут иметь меньший заряд, чем элементарный заряд электрона? Но так есть».

Долгое время существование энионов оставалось лишь теорией. Но в 2005 году физики из Университета Стоуни-Брук в штате Нью-Йорк смогли на специальном интерферометре выявить несколько событий, вызванных интерференцией этих квазичастиц. Новая работа дает еще больше экспериментальных подтверждений существованию энионов.

Упрощенная схема интерферометра, на котором проводились эксперименты / Nakamura, Manfra et al., Nature Physics, 2020

Исследователям удалось добиться условий для проявления квазичастиц, направляя электроны по своеобразному «лабиринту», вытравленному в наноразмерном интерферометре из арсенида галлия и арсенида алюминия-галлия. Таким образом, движение частиц было ограничено двумерным пространством. При этом к интерферометру прикладывали мощное магнитное поле индукцией 9 Тл и охлаждали его до 10 милликельвинов. Полученная картина интерференции частиц — ученые назвали ее «пижамной диаграммой» — указывала на появление энионов.

Следующим шагом в изучении энионов будет создание более сложных интерферометров. «<…> У нас будет возможность контролировать расположение и количество квазичастиц в камере, — говорит ведущий автор исследования Джеймс Накамура. — Тогда мы сможем изменять количество квазичастиц внутри интерферометра по запросу и менять интерференционную картину по своему усмотрению».

Работа американских исследователей может быть полезной для создания производительных квантовых компьютеров. Однако авторы исследования считают, что это в первую очередь важный шаг в теоретической квантовой физике и очередное доказательство того, что квантовый мир очень странный.

Ранее мы писали о том, что ученые впервые создали карту магнитного поля солнечной короны и оценили шансы человека пережить попадание в кротовую нору.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
25 ноября
Илья Ведмеденко

Российские инженеры спроектировали самолет для межконтинентальных полетов в стратосфере. Его можно назвать условным аналогом британского Skylon.

Позавчера, 14:21
Ольга Иванова

Исследовательская группа из Великобритании провела эксперимент и выяснила, какие факторы могут быть причиной удовольствия, получаемого от объятий.

Позавчера, 12:12
Анастасия Михалева

За всю историю исследования в космосе побывали более 500 человек. В океан на глубину более 10 километров спускались всего трое. Мы до сих пор знаем о Мировом океане и его обитателях недопустимо мало.

23 ноября
Мария Азарова

Международная команда ученых на примере более чем 30 тысяч жителей Западной Европы и США оценила связь между возникновением сердечной недостаточности и приемом аспирина.

21 ноября
Александр Березин

Зачем Россия во время испытания нового оружия создала кучу обломков, угрожающих МКС? Верно ли, что подобные действия сделают ближний космос непригодным к использованию? Naked Science рассказывает, почему ответы на оба эти вопроса — совсем не такие, как кажется.

25 ноября
Александр Березин

Группа японских исследователей выдвинула крайне интересную гипотезу: дельта-штамм в Японии был, но… «самоликвидировался» под грузом накопленных мутаций. Предположение вызывает изумление: истории неизвестны случаи самоуничтожения вирусных заболеваний, отчего же в этот раз ученые рассуждают именно так?

3 ноября
Ольга Иванова

Исследований на эту тему, как ни странно, мало, хотя предположений — великое множество. По мнению ученых из Венгрии, одна из причин такого поведения — высокая концентрация внимания на речи хозяина, а еще это означает, что собака слышит знакомое слово.

28 октября
Мария Азарова

Все образцы продукции популярных ресторанов быстрого питания, протестированные американскими учеными, содержали один или несколько видов фталатов либо других пластификаторов.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

[miniorange_social_login]

Комментарии

11 Комментариев

29.11.2020
-
0
+
После "вытравленному в наноразмерном интерферометре из арсенида галлия и арсенида алюминия-галлия" всё стало ясно. А точнее - неясно...
08.11.2020
-
0
+
Простите, но я нихрена не понял... Стрелочки направлены от источника тока к земле. Но электроны, общеизвестно, бегут от минуса к плюсу. Т.е. это не электроны? А что? А вот в середине возникает пунктир от земли к источнику тока. Это - электроны? Или что это? А в каком направлении приложено магнитное поле? Ладно, фик с ним. А в каком месте возникает интерференционная картина? И что означает вон та диаграмма? Что там за циферки сбоку? Просто классическая интерференционная картина никаких формул в легенде не имеет. А какая должна быть диаграмма? С чем сравнивать? Что в этой не так?
08.11.2020
-
0
+
Простите, а когда вам осточертят, как в свое время эдисану, 2000 способов не горящей лампы?...ах ну да простите, чего это я, в самом, то, деле, у вас же мера не та)))
18.10.2020
-
0
+
Ба ! , ну как же без Иван Ивановича ? Незя так балуваться
-
0
+
Работа американских исследователей может быть полезной для создания производительных квантовых компьютеров ---- ой нет, с этим плохо, тяжело, и похоже не выйдет ничего, во всяком случае, пока. Квантовые компы - путь в тупик.
-
-1
+
Мужи РОССИИ!.. ...адрес канала "Валерий Федяков" в Яндекс.Дзене: https://zen.yandex.ru/id/5ad9cab2fd96b16ef1253779 . . . МИРОЗДАНИЕ есть Беспредельный ЖИВОЙ ОРГАНИЗМ-(БОГ)-ТВОРЕЦ, беспредельной ПЛОТНОСТИ, – объёмная, ТВЁРДАЯ «регистрирующая среда», в которой ДВА встречных(!!) Потока СФЕРИЧЕСКИХ ВОЛН (образующих Беспредельную ИЕРАРХИЮ (концентрическое соединение) СОЗНАНИЙ (ДУШ) – с Общим Центром в "Точке НОЛЬ") есть динамическая(!!) Интерференционная Картина… . . . То есть Беспредельный ЖИВОЙ ОРГАНИЗМ-(БОГ)-ТВОРЕЦ – это объёмная, ТВЁРДАЯ, динамическая(!!) ГОЛОГРАММА («МАТРИЦА»), одновременно записывающая и считывающая БЫТИЕ, проЯвляющееся в каждом из "параллельных" СОЗНАНИЙ-(реальностей) ГОЛОГРАФИЧЕСКИМ киноизображением!.. . . . ...А человек–проЯвленный (человек – это всё(!!), ЧТО он ВИДИТ и называет "внешним миром") – НЕ «объект», а Голографическое КИНОизображение – СПЕКТР(!!) Сферических Волн (часть СОЗНАНИЯ) – ощущающее(!!) «себя» НЕзависимым («объектом») в Великой ИЛЛЮЗИИ «разделённости на объекты», в ИЛЛЮЗИИ «свободы выбора» («своеволия»)... .
    23.09.2020
    -
    0
    +
    Вот только не надо пиарить здесь свою дзен-помойку. И так от нее житья нет. Везде где только можно выключил этот упоротый фрик-канал, нет оно еще сюда лезет.
    -
    0
    +
    "Бессмертен" -- ну-с, батенька, это еще древнегреки знали-с. Материя неуничтожима, вот-с вам и бессмертие-с. Устроит Вас? Вы сами состоите из тяжелых элементов, которые образовались от многократных взрывов сврехновых звезд. "Живой организм" - это антропоцентризм, антропоморфизм, это уже давно проехали. А если нет ни одного живого во вселенной, как понять что живо? "Безгрешен" - это к религии, есть замечатльные порталы, вам бы туда. Здесь в этой гипотезе не нуждаются, она излишняя, это еще Лаплас сказал. Все остальное - какой-то поток сознания, а хоть чем-нибудь типа опыта эти размышления подтверждаются или нет? Тогда Вам на поэтические порталы, тоже много их....
    +
      ещё комментарии
-
0
+
"...квантовый мир очень странный" Может это наше суждения и теории о нем странные. Т.к. если бы он не был таким странным, то мир(макромир) в которым мы живем был бы совсем иным
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: