Vem som helst

Vem som helst
Förening:	Kvasipartikel
Teoretiskt motiverat:	1977, en grupp teoretiska fysiker från universitetet i Oslo ledd av Jon Magne Leinaas och Jan Mirheim
Upptäckt:	År 2005 byggde en grupp fysiker vid Stony Brook University en kvasipartikelinterferometer , på vilken Vladimir Goldman och hans kollegor identifierade flera händelser orsakade av någon- interferens . [ett]

Anjon ( eng. Anyon ) är en typ av partiklar som finns i tvådimensionella system, som är en generalisering av begreppen fermion och boson .

Teoretisk motivering

1977 bevisade en grupp teoretiska fysiker från Universitetet i Oslo , ledd av Jon Magne Leinaas och Jan Mirheim, att den traditionella uppdelningen av partiklar i fermioner och bosoner inte gäller teoretiska partiklar som finns i två dimensioner. Sådana partiklar kan ha ett antal oväntade egenskaper. Frank Wilczek föreslog 1982 namnet anyons för dem (från engelskan any - any). [2] [3]

Bertrand Halperin från Harvard University har visat användbarheten av den någon-relaterade matematiska apparaten för att förklara vissa aspekter av den fraktionerade kvanthalleffekten . 1985 testade Frank Wilczek, Dan Arovas och Robert Schrieffer detta påstående med exakta beräkningar och bevisade att partiklarna som finns i dessa system verkligen är vem som helst.

Experimentell bekräftelse

År 2005 byggde en grupp fysiker vid Stony Brook University en kvasipartikelinterferometer , på vilken Vladimir Goldman och hans kollegor identifierade flera händelser orsakade av någon- interferens . [1] Med hjälp av elektriska fält bildade de en tunn skiva omgiven av en ring på ytan av en halvledare placerad i ett magnetfält . Kvasi-partiklar med en laddning lika med två femtedelar av elektronladdningen föds inuti skivan och en tredjedel i ringen. En analys av de erhållna uppgifterna bekräftade att kvasipartiklar i ringen och inuti skivan kan födas stabilt och försvinna endast i grupper med ett visst antal, det vill säga att de lyder vilken som helst statistik.

År 2020 bestämde N. Bartholomew et al från Higher Normal School från ett experiment i en tvådimensionell GaAs/AlGaAs heterostruktur mellanstatistiken för anjoner med genom att mäta korrelationen av elektriska strömmar genom den tredje kontakten under kollisioner av anjoner i en elektrongas från tvåpunktskontakter [4] . $\theta ={\frac {\pi }{3))$

Utvecklingen av halvledarteknik , nämligen avsättningen av tunna tvådimensionella skikt, till exempel ark av grafen , sätter potentialen för att använda egenskaperna hos anyjoner i elektronik.

Matematisk apparat

I tredimensionell (eller mer) rymd är partiklar strikt uppdelade i fermioner och bosoner , enligt vilken statistik de lyder: fermioner - Fermi-Dirac-statistik , bosoner - Bose-Einstein-statistik . På kvantfysikens språk formuleras detta som beteendet hos många partikeltillstånd när partiklar ersätts. Till exempel, i fallet med ett tvåpartikeltillstånd, har vi (i Dirac-notation ):

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

Men i tvådimensionella system kan man observera kvasipartiklar som följer en fördelning som varierar kontinuerligt mellan Fermi-Dirac- och Bose-Einstein-statistiken:

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

var är ett reellt tal . På , har vi Fermi-Dirac-statistiken och på , har vi Bose-Einstein-statistiken . I fallet erhålls dock något annat, kallat anyon. $\theta$ $\theta=\pi$ $\theta =2\pi$ $\pi <\theta <2\pi$

Man kan också introducera begreppet spinn av en anjon genom att jämföra det med : $s$ $\theta$

\theta =2\pi s

Alla beskrivs av en statistik som kallas Braid- statistik eftersom den är relaterad till flätteori .

Se även

plecton

Anteckningar

↑ 1 2 Realisering av en Laughlin kvasipartikelinterferometer: Observation av fraktionerad statistik Physical Review, Phys. Varv. B 72, 075342 (2005)
↑ Frank Wilczek om vem som helst och deras roll i supraledning
↑ Vilcek, F. Enions // I vetenskapens värld . 1991. Nr 7. S. 14–22.
↑ H. Bartolomei, M. Kumar, R. Bisognin et al. Bråkstatistik i alla kollisioner // Science , 10 Apr 2020: Vol. 368, nummer 6487, sid. 173-177

Litteratur

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

Länkar

Kvasipartiklar med icke-abelsk statistik // Igor Ivanov, 8 oktober 2009
Kvantlaglöshet. Exceptionella partiklar (inte tillgänglig länk)
Anyons för Quantum Computing (inte tillgänglig länk)
Direkt observation av partiklar med fraktionerad statistik i ett tvådimensionellt system (inte tillgänglig länk)

Kvasipartiklar ( Lista över kvasipartiklar )
Elementärt	magnon Phonon Roton Plasmon primeson Elektron Hål Orbiton Fluktuon Phazon Holon och spinon Quasimomonopol
Sammansatt	Dropleton Prova polariton Polaron Biroton Cooper par exciton Vanier - Motta Frenkel Biexciton Soliton FK-soliton Solitoner i plasma Jon-ljud Magnetoakustisk Langmuir Soliton Davydova
Klassificeringar	Fermioner Bosoner Vem som helst Hypotetisk : Plektoner