Enhver

Enhver
Sammensætning:	Kvasipartikel
Teoretisk begrundet:	I 1977, en gruppe teoretiske fysikere fra Universitetet i Oslo ledet af Jon Magne Leinaas og Jan Mirheim
Opdaget:	I 2005 byggede en gruppe fysikere ved Stony Brook University et kvasipartikel- interferometer , hvorpå Vladimir Goldman og hans kolleger identificerede flere hændelser forårsaget af enhver interferens . [en]

Anion ( eng. Anyon ) er en type partikler, der findes i todimensionelle systemer, som er en generalisering af begreberne fermion og boson .

Teoretisk begrundelse

I 1977 beviste en gruppe teoretiske fysikere fra Universitetet i Oslo , ledet af Jon Magne Leinaas og Jan Mirheim, at den traditionelle opdeling af partikler i fermioner og bosoner ikke gælder for teoretiske partikler, der eksisterer i to dimensioner. Sådanne partikler kan have en række uventede egenskaber. Frank Wilczek foreslog i 1982 navnet anyons for dem (fra det engelske any - any). [2] [3]

Bertrand Halperin fra Harvard University har vist nytten af det anyon-relaterede matematiske apparat til at forklare nogle aspekter af den fraktionelle kvante Hall-effekt . I 1985 testede Frank Wilczek, Dan Arovas og Robert Schrieffer denne erklæring med præcise beregninger og beviste, at de partikler, der findes i disse systemer, faktisk er nogen.

Eksperimentel bekræftelse

I 2005 byggede en gruppe fysikere ved Stony Brook University et kvasipartikel- interferometer , hvorpå Vladimir Goldman og hans kolleger identificerede flere hændelser forårsaget af enhver interferens . [1] Ved hjælp af elektriske felter dannede de en tynd skive omgivet af en ring på overfladen af en halvleder placeret i et magnetfelt . Kvasi-partikler med en ladning svarende til to femtedele af elektronladningen fødes inde i disken og en tredjedel i ringen. En analyse af de opnåede data bekræftede, at kvasipartikler i ringen og inde i disken kan fødes stabilt og kun forsvinde i grupper af et vist antal, det vil sige, at de adlyder statistik af enhver type.

I 2020 bestemte N. Bartholomew et al. fra Higher Normal School fra et eksperiment i en todimensionel GaAs/AlGaAs heterostruktur mellemstatistikken for anioner med ved at måle korrelationen af elektriske strømme gennem den tredje kontakt under kollisioner af anioner i en elektrongas fra topunktskontakter [4] . $\theta ={\frac {\pi }{3}}$

Udviklingen af halvlederteknologi , nemlig aflejring af tynde todimensionelle lag, for eksempel ark af grafen , sætter potentialet for at bruge egenskaberne af anyioner i elektronik.

Matematisk apparat

I tredimensionelt (eller mere) rum er partikler strengt opdelt i fermioner og bosoner , alt efter hvilken statistik de adlyder: fermioner - Fermi-Dirac-statistikker , bosoner - Bose-Einstein-statistikker . På kvantefysikkens sprog er dette formuleret som adfærden af mange-partikeltilstande, når partikler udskiftes. For eksempel, i tilfælde af en to-partikeltilstand, har vi (i Dirac-notation ):

$\left|\psi _{1}\psi _{2}\right\rangle =+\left|\psi _{2}\psi _{1}\right\rangle$ - for bosoner
$\left|\psi _{1}\psi _{2}\right\rangle =-\left|\psi _{2}\psi _{1}\right\rangle$ - til fermioner

Men i todimensionelle systemer kan man observere kvasipartikler , der følger en fordeling, der varierer kontinuerligt mellem Fermi-Dirac og Bose-Einstein-statistikken:

\left|\psi _{1}\psi _{2}\right\rangle =e^{i\,\theta }\left|\psi _{2}\psi _{1}\right\ rækkevidde

hvor er et reelt tal . Hos , har vi Fermi-Dirac-statistikken , og på , har vi Bose-Einstein-statistikken . I tilfældet opnås dog noget andet, kaldet en anyon. $\theta$ $\theta=\pi$ $\theta =2\pi$ $\pi <\theta <2\pi$

Man kan også introducere begrebet spin af en anion ved at sammenligne det med : $s$ $\theta$

\theta =2\pi s

Enhver er beskrevet af en statistik kaldet Braid -statistik , fordi den er relateret til fletningsteori .

Se også

plecton

Noter

↑ 1 2 Realisering af et Laughlin kvasipartikel interferometer: Observation af fraktioneret statistik Physical Review, Phys. Rev. B 72, 075342 (2005)
↑ Frank Wilczek om nogen og deres rolle i superledningsevne
↑ Vilcek, F. Enions // I videnskabens verden . 1991. nr. 7. S. 14–22.
↑ H. Bartolomei, M. Kumar, R. Bisognin et al. Fractional statistics in anyon collisions // Science , 10 Apr 2020: Vol. 368, hæfte 6487, s. 173-177

Litteratur

Steven Duplij , Warren Siegel , Jonathan Bagger , Concise Encyclopedia of Supersymmetry, Springer, 2005 og i Google-bøger: Concise Encyclopedia of Supersymmetry

Links

Kvasipartikler med ikke-abelsk statistik // Igor Ivanov, 8. oktober 2009
Kvantelovløshed. Ekstraordinære partikler (utilgængeligt link)
Anyons for Quantum Computing (utilgængeligt link)
Direkte observation af partikler med fraktioneret statistik i et todimensionelt system (utilgængeligt link)

Kvasipartikler ( Liste over kvasipartikler )
Elementære	magnon Phonon Roton Plasmon primeson Elektron Hul Orbiton Fluktuon Phazon Holon og spinon Quasimomonopol
Sammensatte	Dropleton Prøve polariton Polaron Biroton bødkerpar exciton Vanier - Motta Frenkel Biexciton Soliton FK-soliton Solitoner i plasma Ion-lyd Magnetoakustisk Langmuir Soliton Davydov
Klassifikationer	Fermioner Bosoner Enhver Hypotetisk : Plektoner