Изучение энионов показало, что квантовый мир еще более странный, чем считали физики — Naked Science
7 минут
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.
Сегодня, 08:15
9 минут
Мария Азарова

Существует распространенное мнение, что женщины, скрывая овуляцию, получили возможность удерживать мужчин рядом с собой. Однако авторы нового исследования заявляют о преимуществах, которые женщины, напротив, таким образом могли возыметь во взаимоотношениях с представительницами своего же пола.

Сегодня, 08:50
5 минут
Василий Парфенов

Строительная компания Илона Маска The Boring Company завершила создание транспортной петли под Конференц-центром Лас-Вегаса. Как только введенные для ограничения распространения Covid-19 меры будут ослаблены, ее торжественно откроют. И, по словам эксцентричного миллиардера, мероприятие пройдет в стилистике постапокалиптической серии игр Fallout.

5 часов назад
11 минут
Мария Азарова

Китайские ученые провели исследование с участием более двух тысяч человек и выяснили, что любовь немного поспать после обеда благотворно сказывается на когнитивных способностях пожилых людей.

24 января
4 минуты
Мария Азарова

Пациент — уроженец Исландии Феликс Гретарссон, лишившийся верхних конечностей более 23 лет назад из-за несчастного случая на работе — уже идет на поправку.

22 января
52 минуты
Александр Березин

Решение Совета по космосу РАН повременить с созданием сверхтяжелой ракеты для полетов на Луну звучит странно. Куда откладывать лунную ракету, когда в США средство полета туда отправится в космос уже в 2022 году? Если присмотреться к ситуации внимательно, все еще хуже. Starship — не просто ракета для полетов к Луне и Марсу, а технологическое решение, которое навсегда перевернет военно-политический баланс на Земле. Попробуем разобраться, откуда у «Роскосмоса» такое нежелание посылать людей в дальний космос и как прорывной проект Илона Маска может оказаться дорогой к настоящей Звезде Смерти.

Сегодня, 08:15
9 минут
Мария Азарова

Существует распространенное мнение, что женщины, скрывая овуляцию, получили возможность удерживать мужчин рядом с собой. Однако авторы нового исследования заявляют о преимуществах, которые женщины, напротив, таким образом могли возыметь во взаимоотношениях с представительницами своего же пола.

4 января
2 минуты
Илья Ведмеденко

В России приступили к летным испытаниям нового Ту-214. По имеющимся данным, речь идет о третьем и заключительном экземпляре Ту-214ПУ, изготовленном по контракту от 2017 года.

6 января
42 минуты
Александр Березин

Попытки нашей страны создать замену сверхмассовому биплану советской эпохи терпят неудачи вот уже тридцать лет. Причина проста: кризис легкомоторной авиации в целом. Когда-то самая передовая часть авиастроения сегодня застряла на решениях большой древности — и без резкого изменения всей концепции "летающего такси" так и не увидит заметных результатов.

4 января
7 минут
Василий Парфенов

Наступление Мирового океана на сушу, как правило, связывают с глобальным потеплением. Однако испанские геологи описали еще одну проблему, которая только усугубляет ситуацию. Они подсчитали, что из-за проседания почв территория, на которой проживает 19% населения Земли, окажется ниже уровня моря уже к 2040 году.

[miniorange_social_login]

Комментарии

11 Комментариев
Anotnio Banderras
29.11.2020
-
0
+
После "вытравленному в наноразмерном интерферометре из арсенида галлия и арсенида алюминия-галлия" всё стало ясно. А точнее - неясно...
Evgen Storm
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?
Jho Black
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)))
Ern Sand
18.10.2020
-
0
+
Ба ! , ну как же без Иван Ивановича ? Незя так балуваться
Семен Курсаков
23.09.2020
-
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.
Валерий Федяков
23.09.2020
-
-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»)... .
    Семен Курсаков
    23.09.2020
    -
    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
      Jho Black
      08.11.2020
      -
      0
      +
      😂😂😂😂😂😂😂
      Игорь Бурцев
      23.10.2020
      -
      0
      +
      Семен Курсаков, зря Вы отвечаете таким как Ваш оппонент - вижу безапелляционное суждение и не связываюсь, переубедить невозможно.
    ivankolupayev
    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.
Саня Лептон
08.09.2020
-
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?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: