Физики в новом исследовании обнаружили, что новый тип квантовых частиц, называемый «дробным экситоном», не принадлежит ни к бозонам, ни к фермионам, а является промежуточным типом частиц. Это открытие может значительно расширить понимание учеными квантового поля.
Исследователи заявили, что эта новая частица не несет целого заряда, но следует уникальному квантово-статистическому закону. Самое захватывающее в ней то, что она открыла ряд новых квантовых фаз материи, открыла новые рубежи для научных исследований, углубила понимание фундаментальной физики и открыла новые возможности для квантовых вычислений.
Знали, что такое ничего?:
Исследование сосредоточено на дробном квантовом эффекте Холла, который основан на классическом эффекте Холла, при котором к материалу прикладывается магнитное поле с электрическим током для создания поперечного напряжения. Квантовый эффект Холла возникает при чрезвычайно низких температурах и чрезвычайно высоких магнитных полях, и это поперечное напряжение увеличивается четкими и независимыми скачками. В дробном квантовом эффекте Холла этот метод увеличения становится еще более своеобразным, и это лишь малая часть заряда электрона.
В ходе эксперимента исследователи сконструировали структуру, состоящую из двух слоев двумерного наноматериала графена, разделенных гексагональными изолирующими кристаллами нитрида бора. Эта настройка позволяет им точно контролировать движение электрических зарядов и генерировать частицы, называемые экситонами, которые образуются в результате сочетания электрона и дырки. Затем, в чрезвычайно сильном магнитном поле, в миллионы раз превышающем магнитное поле Земли, исследователи наблюдали новый тип дробных экситонов, которые демонстрировали аномальное поведение.
Как правило, элементарные частицы делятся на две категории: бозоны и фермионы. Бозоны могут находиться в одном и том же квантовом состоянии, в то время как фермионы следуют принципу несовместимости Паули, то есть два фермиона не могут находиться в одном и том же квантовом состоянии.
Однако дробные экситоны, наблюдаемые в эксперименте, не могут быть полностью отнесены ни к одной из этих двух категорий. Хотя они обладают ожидаемым дробным зарядом, их поведение демонстрирует характеристики бозонов и фермионов одновременно, подобно гетерозиготе из двух, промежуточному типу частиц — произвольному, но с уникальными свойствами.
Это неожиданное поведение показывает, что дробные экситоны могут представлять собой совершенно новый класс частиц с уникальными квантовыми свойствами. Исследования показали, что экситоны могут существовать в дробных квантовых системах Холла, и некоторые из них образуются путем спаривания частиц с дробными зарядами, образуя дробные экситоны, которые ведут себя в отличие от бозонов.
Читайте так же:
Исследователи отметили, что эти новые типы частиц могут помочь улучшить способ хранения и обработки информации на квантовом уровне в будущем, создав более быстрые и надежные квантовые компьютеры.
Спасибо, что дочитали до конца!
Ставьте лайки и подписывайтесь на канал, чтобы быть в курсе всех событий и расширить свои знания о нашей невероятной Вселенной! 🌌🚀