Kuantum dünyasının düşündüğümüzden daha tuhaf olduğuna dair yeni kanıtlar

Kuantum dünyasının düşündüğümüzden daha tuhaf olduğuna dair yeni kanıtlar
Yazıyı beğendiyseniz lütfen Paylaşın

[ad_1]
Purdue Üniversitesi’ndeki bir grup bilim insanı tarafından anyon adı verilen yarı parçacıkların deneysel kanıtları bulundu. Deneydeki elektriksel parazit, araştırmacıların “pijama arsası” dediği bir model oluşturdu; Girişim modelindeki sıçramalar, anyonların varlığının işaretiydi. Kredi: Purdue Üniversitesi fotoğrafı / James Nakamura

Purdue Üniversitesi’ndeki bir bilim insanı ekibi, elektronların “anyonlar” adı verilen “yarı parçacıklar” oluşturmak için kolektif bir davranışının yeni deneysel kanıtlarını bildirdi.

Anyonlar, kuantum mekaniksel faz değişikliklerini indükleyerek diğer kuasipartiküller ile etkileşimlerinin bir “hafızasını” muhafaza eden fraksiyonel yük ve fraksiyonel istatistikler gibi diğer atom altı parçacıklarda görülmeyen özelliklere sahiptir.

Doktora sonrası araştırma görevlisi James Nakamura, araştırma grubu üyeleri Shuang Liang ve Geoffrey Gardner’ın yardımıyla, keşfi profesör Michael Manfra’nın laboratuvarında çalışırken yaptı. Manfra, Seçkin Fizik ve Astronomi Profesörü, Purdue’dan Bill ve Dee O’Brien Fizik ve Astronomi Kürsüsü Profesörü, elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü ve malzeme mühendisliği profesörüdür. Manfra, bu çalışmanın nihayetinde bir kuantum bilgisayarın geliştirilmesiyle ilgili olduğu ortaya çıksa da, şimdilik, kuasipartiküllerin fiziğini anlamada önemli bir adım olarak görülmesi gerektiğini söyledi.

Keşifle ilgili bir araştırma makalesi bu hafta yayınlandı Doğa Fiziği.

Nobel ödüllü teorik fizikçi, MIT’de fizik profesörü olan Frank Wilczek, bu yarı parçacıklara garip davranışları nedeniyle “anyon” adını verdi çünkü diğer parçacık türlerinden farklı olarak, “herhangi” bir kuantum aşamasını benimseyebilirler. pozisyonlar değiştirilir.

2020’de anyonların artan kanıtlarından önce, fizikçiler bilinen dünyadaki parçacıkları iki gruba ayırdı: fermiyonlar ve bozonlar. Elektronlar fermiyonların bir örneğidir ve ışık ve radyo dalgalarını oluşturan fotonlar bozonlardır. Fermiyonlar ve bozonlar arasındaki karakteristik bir fark, parçacıkların birbirlerinin etrafına dolandıklarında veya örüldüklerinde nasıl davrandıklarıdır. Fermiyonlar basit bir şekilde yanıt verirken, bozonlar da beklenen ve açık bir şekilde yanıt verir.

Anyonlar sanki kesirli bir yükleri varmış gibi tepki verirler ve daha da ilginç bir şekilde birbirlerinin etrafında örülürken önemsiz bir faz değişikliği yaratırlar. Bu, anyonlara etkileşimlerinin bir tür “hafızasını” verebilir.

Manfra, “Anyonlar yalnızca özel koşullar altında elektronların toplu uyarılmaları olarak var olurlar” dedi. “Ama kesirli yük ve kesirli istatistikler gibi bu gözle görülür derecede harika özelliklere sahipler. Komik, çünkü ‘Bir elektronun temel yükünden daha az yüke sahip olabilirler?’ Ama yapıyorlar. ”

Manfra, bozonlar veya fermiyonlar değiştirildiğinde, sırasıyla artı bir veya eksi bir faz faktörü ürettiklerini söyledi.

Kuantum dünyasının düşündüğümüzden daha tuhaf olduğuna dair yeni kanıtlar
Purdue’deki bilim adamları, elektronların “anyonlar” adı verilen “yarı parçacıklar” oluşturmak için kolektif bir davranışının yeni deneysel kanıtlarını duyurdular. Ekip, bu davranışı, elektronları interferometre adı verilen nano ölçekli bir cihazda belirli bir labirent benzeri oyulmuş nanoyapıdan geçirerek gösterebildi. Kredi: Purdue Üniversitesi fotoğrafı / James Nakamura

“Bizim anyonlarımızda, örmenin ürettiği faz 2π / 3 idi” dedi. “Bu daha önce doğada görülenden farklı.”

Nakamura, anyonların bu davranışı yalnızca, birçok elektronun çok aşırı ve özel koşullar altında tek gibi davrandığı kolektif elektron kalabalıkları olarak sergiliyor, bu nedenle bunların doğada izole edilmiş bulunmadıkları düşünülüyor.

“Normalde fizik dünyasında, protonlar ve elektronlar gibi temel parçacıkları ve periyodik tabloyu oluşturan her şeyi düşünürüz,” dedi. “Ancak, belirli aşırı koşullara yerleştirilmiş bir elektron denizinden ortaya çıkan kuasipartiküllerin varlığını inceliyoruz.”

Bu davranış, parçacıkların birbirlerinin etrafında kaç kez örüldüğüne veya ilmeklendiğine bağlı olduğundan, özelliklerinde diğer kuantum parçacıklarından daha sağlamdırlar. Bu özelliğin topolojik olduğu söyleniyor çünkü sistemin geometrisine bağlı ve sonunda kararlı, topolojik kuantum bilgisayarlar oluşturmak için kullanılabilecek çok daha karmaşık yapılara yol açabilir.

Ekip, bu davranışı, elektronları galyum arsenit ve alüminyum galyum arsenitten yapılmış belirli bir labirent benzeri oyulmuş nanoyapıdan geçirerek göstermeyi başardı. Girişim ölçer adı verilen bu cihaz, elektronları iki boyutlu bir yolda hareket etmeye sınırladı. Cihaz, mutlak sıfırdan (10 millikelvin) yüzde bir dereceye kadar soğutuldu ve güçlü bir 9 Tesla manyetik alana tabi tutuldu. İnterferometrenin elektrik direnci, araştırmacıların “pijama grafiği” olarak adlandırdığı bir girişim modeli oluşturdu. Girişim modelindeki sıçramalar, anyonların varlığının işaretiydi.

Santa Barbara, California Üniversitesi’nden teorik fizikçi Chetan Nayak, Science News’e “Deneysel fizikte kesinlikle yapılması gereken daha karmaşık ve karmaşık şeylerden biri” dedi.

Nakamura, Purdue’deki tesislerin bu keşfin gerçekleşmesi için ortamı yarattığını söyledi.

“Elektron sistemimizi gerçekleştirmek için gerekli olan galyum arsenit yarı iletkenini büyütecek teknolojiye sahibiz. Deneylerimizde kullandığımız interferometreyi yapmak için Birck Nanoteknoloji Merkezinde nanofabrikasyon tesislerine sahibiz. Fizik bölümünde, çok düşük sıcaklıkları ölçme ve güçlü manyetik alanlar oluşturma yeteneği. ” dedi. “Öyleyse, bu keşfi burada Purdue’de yapmamızı sağlayan gerekli tüm bileşenlere sahibiz. Bu, burada araştırma yapmak ve bu ilerlemeyi neden yapabildiğimizle ilgili harika bir şey.”

Manfra, yarı parçacık sınırındaki bir sonraki adımın daha karmaşık interferometreler inşa etmeyi içereceğini söyledi.

“Yeni interferometrelerde, odadaki kuasipartiküllerin yerini ve sayısını kontrol etme yeteneğine sahip olacağız,” dedi. “Daha sonra, interferometre içindeki kuasipartikül sayısını talep üzerine değiştirebileceğiz ve girişim modelini seçtiğimiz gibi değiştirebileceğiz.”


Anyonların varlığına dair en iyi kanıt


[ad_2]

Kaynak

admin

admin

Talebemektebi bir sevdanın hikayesi

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Translate »