Новые экспериментальные доказательства необычного поведения и без того странных частиц энионов нашли ученые из США. Они обладают характеристиками, которых нет у других субатомных частиц, в частности, дробным зарядом и дробной статистикой, а также сохраняют «память» о взаимодействиях с другими квазичастицами, включая квантово-механические фазовые переходы.
Своим названием эти частицы обязаны физику-теоретику Фрэнку Вильчеку, а также собственному странному поведению, поскольку, в отличие от прочих типов частиц, энионы могут приспособиться к любой (англ. any) квантовой фазе, когда их позиции меняются.
До появления доказательств существования энионов в 2020 году физики разбивали частицы на две категории: бозоны и фермионы. Электроны – пример фермионов, а фотоны – бозонов. Одно характерное отличие фермионов от бозонов – то, как частицы ведут себя, когда сплетаются друг вокруг друга. Энионы же действуют так, будто у них есть дробный заряд. Еще любопытнее, что они создают нетривиальный фазовый переход, когда сплетаются друг вокруг друга. Из-за этого у энионов может возникнуть нечто вроде памяти взаимодействий, пишет Phys.org.
«Энионы существуют только как коллективное возбуждение электронов в особых обстоятельствах, - сказал профессор Майкл Манфра, один членов исследовательской группы. – Но у них есть эти несомненно классные свойства, например, дробный заряд и дробная статистика. Это забавно, потому что, казалось бы, как у них может быть заряд меньше, чем элементарный заряд электрона? Но так и есть». Когда бозоны или фермионы возбуждены, они генерируют фазовый фактор либо плюс один, либо минус один, соответственно.
Есть у энионов еще одно топологическое свойство – их свойства более стабильные, чем у других квантовых частиц. Команда физиков из Университета Пердью смогла продемонстрировать это поведение, направив электроны через наноструктуры интерферометра, напоминающие лабиринт. Они охладили устройство до 10 милликельвинов и воздействовали на него мощным магнитным полем силой 9 Тл. Электрическое сопротивление в интерферометре сгенерировало интерференционную картину, в которой ученые обнаружили присутствие энионов.
«Это определенно одна из самых сложных и комплексных вещей в экспериментальной физике», - сказал Четан Найак, физик-теоретик из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.
Следующим шагом исследователей станет применение еще более сложных интерферометров, с помощью которых они смогут контролировать местоположение и число квазичастиц внутри интерферометра, а также менять по желанию картину интерференции.
Недавно ученые из проекта NA62 ЦЕРН получили первые значимые свидетельства ультраредкого распада заряженного каона. Точное измерение процессов, предсказанных в теории, открывает дорогу для поиска свидетельств существования новой физики частиц.
***
Мы рассказываем о самых интересных новостях науки и технологий - от наступающей тотальной автоматизации до альтернативной энергетики, от искусственного интеллекта до медицины будущего. Присоединяйтесь, с нами всегда интересно и познавательно.
Хайтек+ уже много месяцев входит в 30-ку лучших каналов Дзена. Подписывайтесь и рекомендуйте нас друзьям.
