Изучение энионов показало, что квантовый мир еще более странный, чем считали физики — Naked Science
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.
8 часов назад
Александр Березин

СМИ всего мира принялись рассказывать, что новые штаммы возникли из-за ослабления ограничений, снятия масок, а то и под воздействием вакцин. Якобы те оказали эволюционное давление, заставляющее вирус обходить вакцинную защиту. Увы, реальная биология указывает на совсем иную — и более устрашающую — картину. Разбираемся в деталях.

30 июля
Мария Азарова

Генеральный конструктор «Энергии» и руководитель полета российского сегмента МКС Владимир Соловьев назвал причину незапланированного включения двигателей нового модуля «Наука», из-за которого станцию развернуло на 45 градусов.

30 июля
Сколтех

Исследователи Сколтеха и их коллеги изучили самый продолжительный на сегодня случай заболевания Covid-19 у пациентки с ослабленным иммунитетом, которая болела 318 дней. Исследование позволило выявить мутации, которые помогают коронавирусу SARS-CoV-2 избегать клеточного иммунитета.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[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?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: