Bárki

Bárki
Összetett: Kvázi részecske
Elméletileg indokolt: 1977-ben az Oslói Egyetem elméleti fizikusainak csoportja Jon Magne Leinaas és Jan Mirheim vezetésével.
Felfedezve: 2005-ben a Stony Brook Egyetem fizikusainak egy csoportja egy kvázirészecske interferométert épített , amelyen Vladimir Goldman és munkatársai számos olyan eseményt azonosítottak, amelyet bármilyen interferencia okozott. [egy]

Az anion ( eng.  Anyon ) a részecskék egy fajtája, amely kétdimenziós rendszerekben létezik, és a fermion és a bozon fogalmának általánosítása .

Elméleti indoklás

1977-ben az Oslói Egyetem elméleti fizikusainak egy csoportja Jon Magne Leinaas és Jan Mirheim vezetésével bebizonyította, hogy a részecskék hagyományos felosztása fermionokra és bozonokra nem vonatkozik a két dimenzióban létező elméleti részecskékre. Az ilyen részecskék számos váratlan tulajdonsággal rendelkezhetnek. Frank Wilczek 1982-ben javasolta nekik az anyons nevet (az angol  any  - any). [2] [3]

Bertrand Halperin, a Harvard Egyetem munkatársa megmutatta a bárkivel kapcsolatos matematikai apparátus hasznosságát a törtkvantum Hall-effektus egyes aspektusainak magyarázatában . 1985-ben Frank Wilczek, Dan Arovas és Robert Schrieffer precíz számításokkal tesztelték ezt az állítást, és bebizonyították, hogy az ezekben a rendszerekben létező részecskék valóban létezők.

Kísérleti megerősítés

2005-ben a Stony Brook Egyetem fizikusainak egy csoportja egy kvázirészecske interferométert épített , amelyen Vladimir Goldman és munkatársai számos olyan eseményt azonosítottak, amelyet bármilyen interferencia okozott. [1] Elektromos terek segítségével egy mágneses térbe helyezett félvezető felületén vékony korongot hoztak létre, amelyet gyűrű vett körül . Az elektrontöltés kétötödével megegyező töltésű kvázi részecskék a korong belsejében, egyharmadával a gyűrűben születnek. A kapott adatok elemzése megerősítette, hogy a gyűrűben és a korong belsejében lévő kvázirészecskék csak meghatározott számú csoportokban tudnak stabilan megszületni és eltűnni, vagyis bárkinek engedelmeskednek.

2020-ban N. Bartholomew és munkatársai a Higher Normal Schoolból egy kétdimenziós GaAs/AlGaAs heterostruktúrával végzett kísérlet során meghatározták az anionok köztes statisztikáit az anionok ütközései során a harmadik érintkezésen áthaladó elektromos áramok korrelációjával. elektrongáz két pontkontaktusból [4] .

A félvezető -technológia fejlődése, nevezetesen vékony kétdimenziós rétegek, például grafénlapok felhordása lehetővé teszi az anyionok tulajdonságainak felhasználását az elektronikában.

Matematikai apparátus

A háromdimenziós (vagy több) térben a részecskéket szigorúan fermionokra és bozonokra osztják , aszerint, hogy milyen statisztikáknak engedelmeskednek: fermionok - Fermi-Dirac statisztika , bozonok - Bose-Einstein statisztika . A kvantumfizika nyelvén ezt úgy fogalmazzák meg, mint a sok részecske állapotának viselkedését a részecskék cseréjekor. Például kétrészecskés állapot esetén ( Dirac-jelöléssel ):

Kétdimenziós rendszerekben azonban megfigyelhetők olyan kvázi részecskék , amelyek a Fermi-Dirac és a Bose-Einstein statisztika között folyamatosan változó eloszlást követnek :

,

hol  van egy valós szám . A -nál megvan a Fermi-Dirac statisztikája , a -nál  pedig a Bose-Einstein-statisztikánk . Ebben az esetben azonban valami mást kapunk, amit anyonnak neveznek.

Bevezethetjük az anion spinjének fogalmát is, ha összehasonlítjuk a következővel:

Az anyonokat a Braid  statisztika nevű statisztika írja le, mivel ez kapcsolódik a fonatelmélethez .

Lásd még

Jegyzetek

  1. 1 2 Laughlin kvázirészecske interferométer megvalósítása: Törtstatisztika megfigyelése Fizikai áttekintés, Phys. Fordulat. B 72, 075342 (2005)
  2. Frank Wilczek bárkiről és szerepükről a szupravezetésben
  3. ↑ Vilcek , F. Enions // A tudomány világában . 1991. No. 7. S. 14–22.
  4. H. Bartolomei, M. Kumar, R. Bisognin et al. Törtstatisztika bármely ütközésben // Tudomány , 2020. április 10.: 1. évf. 368, 6487. szám, pp. 173-177

Irodalom

Linkek