Впервые обнаружены новые квантовые частицы: бросают вызов пониманию квантовой физики

Физики впервые обнаружили новый тип квантовых частиц с неожиданными свойствами, которые известны, согласно теории, как дробные экситоны. О том, что эти частицы существуют ученые предполагали давно, но еще никогда не удавалось их обнаружить. По словам физиков, дробные экситоны бросают вызов традиционному пониманию квантовой механики и могут помочь в создании новых квантовых компьютеров и других квантовых технологий. Исследование опубликовано в журнале Nature, пишет Interesting Engineering.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

В квантовой механике экситон — это частица, созданная комбинацией электрона и электронной дырки (квазичастица, носитель положительного заряда) к которой он притягивается. Экситоны не несут заряда, поэтому их сложно обнаружить. Но дробные экситоны обнаружить еще сложнее, говорят физики.

Ученые использовали дробный квантовый эффект Холла для обнаружения новых квантовых частиц. Согласно обычному квантовому эффекту Холла, когда электрический ток подается на материал, помещенный в магнитное поле, он создает боковое напряжение. Это явление происходит при чрезвычайно низких температурах и сильных магнитных полях, причем увеличение напряжения происходит четкими, отдельными скачками. В дробном квантовом эффекте Холла скачки происходят в дробных количествах. Физики использовали эти знания, чтобы обнаружить дробные экситоны.

Из двух слоев графена физики создали двухмерный наноматериал, разделенным слоем изолирующего нитрида бора. Это помогло контролировать электрические заряды и создать экситоны в экспериментальной установке.Затем физики подвергли наноматериал влиянию чрезвычайно сильных магнитных полей и увидели поток дробных экситонов.

Все элементарные частицы делят на два класса: бозоны и фермионы. Бозоны могут находится одновременно в одном и том же квантовом состоянии, а фермионы – нет. Как показало исследование дробные экситоны имеют поведение, которое характерно и для бозонов, и для фермионов.

По словам физиков, неожиданные свойства дробных экситонов приказывают, что они принадлежат к совершенно новому классу частиц с уникальными квантовыми свойствами.

Физики считают, что новые квантовые частицы могут помочь в улучшении способов обработки информации на квантовом уровне, а значит позволят создать еще более лучшие квантовые компьютеры. Также дробные экситоны можно использовать для усовершенствования других квантовых технологий.

Как уже писал Фокус, физики обнаружили уникальную особенность магнитного чувства у животных. Магнитное поле Земли является своеобразным маяком для многих видов животных, которые способны ощущать его присутствие.

Также Фокус писал о том, что новое исследование космических лучейоткрыло новые вопросы без ответа об этих загадочных потоках частиц.

Еще Фокус писал о том, что ученые обнаружили в магнитосфере Земли таинственные энергетические волны, которые при преобразовании в звук, напоминают пение птиц.