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.
26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

28 февраля
75 минут
Редакция

Наверное, еще с того момента, как первые наши прапрапредки обрели сознание, человек боялся смерти и искал пути ее предотвратить или отсрочить. Древний человек жаждал утешения в представлениях о загробном мире, позже алхимики пытались изобрести зелья, которые помогли бы достичь бессмертия. С развитием науки ученые стремились понять, как работает наша смертность на клеточном уровне и еще глубже – и можно ли серьезно изменить отмеренный человеку век. Именно о теломерах часто говорят как о некоем секрете долголетия, том самом волшебном рычаге в ДНК, который может прибавить один-два десятка лет к нашей жизни. Так ли это?

26 февраля
5 минут
Мария Кривоченко

Ученые создали компьютерную сеть, которая имитирует человеческий мозг. Благодаря ей удалось выяснить, как человек обрабатывает движущиеся изображения, и понять, как появляются оптические иллюзии.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

23 февраля
4 минуты
Виктория Сафронова

Звук — шум от передвижения марсохода — записан одним из его микрофонов.

24 февраля
10 минут
Мария Азарова

Ученые провели анализ по 353 профессиям и оценили, насколько различия в статусе потребления алкоголя можно объяснить родом занятий.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

2 февраля
44 минуты
Александр Березин

В научном журнале The Lancet появились итоги клинических испытаний «Спутника-V», и на первый взгляд эта публикация — триумф. Российская вакцина показала эффективность выше, чем у Pfizer и Moderna. Увы, на этом хорошие новости закончились. Плохих две.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

[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»)... .
    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.
    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
      Игорь Бурцев
      23.10.2020
      -
      0
      +
      Семен Курсаков, зря Вы отвечаете таким как Ваш оппонент - вижу безапелляционное суждение и не связываюсь, переубедить невозможно.
      Jho Black
      08.11.2020
      -
      0
      +
      😂😂😂😂😂😂😂
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
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: