velzevul (dubva1) wrote,
velzevul
dubva1

Такие маленькие куски

Одна из более интригующих загадок физики – необыкновенное поведение электрона при дроблении на отдельные квазичастицы. Две квазичастицы, получившие наименования спинон и холон, несут информацию о спине и заряде электрона соответственно. Но, может быть, есть и 3-я.


Ученые из Гарварда изучили парадокс разделения спина и заряда и разработали модель, которая соединяет воединыжды две выдвинутых ранее теории и поболее много обрисовывает процесс дробления электрона.

Чтоб достигнуть дробления электронов, нужно «запереть» их в ограниченном пространстве (к примеру, в квантовом проводе, где электроны выстраиваются в одну линию). При всем этом силы отталкивания, обусловленные их отрицательными зарядами, принуждают часть электрона, несущую информацию о магнетизме (который связан со спином), отделиться от «зарядовой» составляющей. Электрон меняет свое поведение, распадаясь на две квазичастицы - спинон и холон.

В физике конденсированного состояния квазичастицы – это группы частиц, которые ведут себя так, как если б они были одной частичкой. «Увидеть» спиноны и холоны в первый раз удалось в 2009 году. Ученые сделали электростатически закрытую одномерную систему (квантовый провод), в какой и следили разделение спина и заряда.

Вобщем, относительно дробления электронов оставался очередной нерешенный вопрос: что происходит со статистикой Ферми-Дирака после разделения спина и заряда? Статистика Ферми-Дирака обрисовывает характеристики всех частиц, подчиняющихся принципу запрета Паули, согласно которому никакие две из этих частиц не могут находиться в одном квантовом состоянии. В рамках Стандартной Модели, в число этих частиц входят все фермионы, одним из которых является электрон. И вот электрон дробится на спинон и холон. Как «распределяется» при всем этом статистика Ферми-Дирака?

На этот вопрос есть два главных ответа. Упрощенно говоря, статистика Ферми-Дирака или начинает относиться к спинону, или – к холону. Но физики предложили более непростой вариант, который сводит эти две, казалось бы, несопоставимые способности воедино. Ученые представили, что электрон дробится не на две, а на три квазичастицы, третьей из которых является майорановский фермион. Этот фермион выступает в роли носителя статистики Ферми-Дирака.

«Ключевой неувязкой квантовой физики является осознание огромного количества необыкновенных квантовых состояний многоэлектронных систем: квантовой запутанности, проявляющейся на огромных расстояниях, и природы возбужденных состояний квазичастиц в таких системах, - гласит Субир Сачдев (Subir Sachdev), один из создателей работы. – Мы проявили, что большая часть выдвинутых ранее разрозненных догадок можно соединить в рамках одной теории, центральную роль в какой играет фермион Майораны. Эта квазичастица является носителем только статистики Ферми-Дирака, но не имеет ни спина, ни заряда. Наша теория ведет к осознанию новых типов квантовых состояний многоэлектронных систем».

Любопытно, что в разработанной модели может играть роль бозон Хиггса (либо нечто схожее). Как разъясняют ученые, фермион Майораны может совершать квантовые переходы, связанные с бозоном Хиггса.

«Изначальная майорановская жидкость может показывать квантовые фазовые переходы в другие многоэлектронные состояния, при всем этом происходят высококачественные конфигурации нрава сил взаимодействия квазичастиц, - гласит Сачдев. – Эти силы действуют при посредничестве так именуемых «калибровочных бозонов».

Подобные калибровочные бозоны рассматриваются физикой простых частиц. К примеру, фотоны передают электрическое взаимодействие, глюоны – сильное взаимодействие, а W и Z бозоны – слабенькое взаимодействие. Бозон Хиггса в физике простых частиц нужен для того, чтоб сделать слабенькое взаимодействие недолговременным. Без него частички так и остались бы в фазе длительного слабенького взаимодействия, которое предположительно было только после Огромного Взрыва.

Точно также в нашей модели, включающей огромное количество вероятных квантовых состояний с разными типами запутанности и квазичастиц, есть квантовые переходы, связанные с переменами в плотности бозонов, подобных бозонам Хиггса в физике простых частиц».

Более глубочайшее осознание дробления электронов может понадобиться при разработке квантовых компов и разработке запутанных пар частиц, взаимодействующих на огромных расстояниях.

Работа размещена в журнальчике Physical Review Letters.

По сообщению PhysOrg.com



Добавлено: 12.08.10





Ученые из Гарварда изучили парадокс разделения спина и заряда и разработали модель, которая соединяет воединыжды две выдвинутых ранее теории и поболее много обрисовывает процесс дробления электрона.

Чтоб достигнуть дробления электронов, нужно «запереть» их в ограниченном пространстве (к примеру, в квантовом проводе, где электроны выстраиваются в одну линию). При всем этом силы отталкивания, обусловленные их отрицательными зарядами, принуждают часть электрона, несущую информацию о магнетизме (который связан со спином), отделиться от «зарядовой» составляющей. Электрон меняет свое поведение, распадаясь на две квазичастицы - спинон и холон.

В физике конденсированного состояния квазичастицы – это группы частиц, которые ведут себя так, как если б они были одной частичкой. «Увидеть» спиноны и холоны в первый раз удалось в 2009 году. Ученые сделали электростатически закрытую одномерную систему (квантовый провод), в какой и следили разделение спина и заряда.

Вобщем, относительно дробления электронов оставался очередной нерешенный вопрос: что происходит со статистикой Ферми-Дирака после разделения спина и заряда? Статистика Ферми-Дирака обрисовывает характеристики всех частиц, подчиняющихся принципу запрета Паули, согласно которому никакие две из этих частиц не могут находиться в одном квантовом состоянии. В рамках Стандартной Модели, в число этих частиц входят все фермионы, одним из которых является электрон. И вот электрон дробится на спинон и холон. Как «распределяется» при всем этом статистика Ферми-Дирака?

На этот вопрос есть два главных ответа. Упрощенно говоря, статистика Ферми-Дирака или начинает относиться к спинону, или – к холону. Но физики предложили более непростой вариант, который сводит эти две, казалось бы, несопоставимые способности воедино. Ученые представили, что электрон дробится не на две, а на три квазичастицы, третьей из которых является майорановский фермион. Этот фермион выступает в роли носителя статистики Ферми-Дирака.

«Ключевой неувязкой квантовой физики является осознание огромного количества необыкновенных квантовых состояний многоэлектронных систем: квантовой запутанности, проявляющейся на огромных расстояниях, и природы возбужденных состояний квазичастиц в таких системах, - гласит Субир Сачдев (Subir Sachdev), один из создателей работы. – Мы проявили, что большая часть выдвинутых ранее разрозненных догадок можно соединить в рамках одной теории, центральную роль в какой играет фермион Майораны. Эта квазичастица является носителем только статистики Ферми-Дирака, но не имеет ни спина, ни заряда. Наша теория ведет к осознанию новых типов квантовых состояний многоэлектронных систем».

Любопытно, что в разработанной модели может играть роль бозон Хиггса (либо нечто схожее). Как разъясняют ученые, фермион Майораны может совершать квантовые переходы, связанные с бозоном Хиггса.

«Изначальная майорановская жидкость может показывать квантовые фазовые переходы в другие многоэлектронные состояния, при всем этом происходят высококачественные конфигурации нрава сил взаимодействия квазичастиц, - гласит Сачдев. – Эти силы действуют при посредничестве так именуемых «калибровочных бозонов».

Подобные калибровочные бозоны рассматриваются физикой простых частиц. К примеру, фотоны передают электрическое взаимодействие, глюоны – сильное взаимодействие, а W и Z бозоны – слабенькое взаимодействие. Бозон Хиггса в физике простых частиц нужен для того, чтоб сделать слабенькое взаимодействие недолговременным. Без него частички так и остались бы в фазе длительного слабенького взаимодействия, которое предположительно было только после Огромного Взрыва.

Точно также в нашей модели, включающей огромное количество вероятных квантовых состояний с разными типами запутанности и квазичастиц, есть квантовые переходы, связанные с переменами в плотности бозонов, подобных бозонам Хиггса в физике простых частиц».

Более глубочайшее осознание дробления электронов может понадобиться при разработке квантовых компов и разработке запутанных пар частиц, взаимодействующих на огромных расстояниях.

Работа размещена в журнальчике Physical Review Letters.

По сообщению PhysOrg.com




Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments