Фізики виявили нові квантові частинки з несподіваною поведінкою: це змінить технології

Субатомні частинки можуть поводитися таким чином, що це здається неможливим з точки зору класичної фізики. Але квантова фізика здатна пояснити багато з цих явищ. Вчені вважають, що розуміння квантової фізики розшириться після того, як вони виявили нові квантові частинки, названі дробовими екситонами. Як показало дослідження, опубліковане в журналі Nature, нові частинки поводяться несподівано і являють собою своєрідний гібрид двох основних типів фундаментальних частинок — ферміонів і бозонів, пише Phys.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

За словами фізиків, виявлення нового виду квантових частинок, названих дробовими екситонами, допоможе значно поглибити розуміння як квантової, так і класичної фізики. Відкриття вчених зосереджене навколо явища, відомого як дробовий квантовий ефект Холла, що ґрунтується на квантовому ефекті Холла, коли магнітне поле спрямоване на матеріал з електричним струмом для створення бічної напруги.

Квантовий ефект Холла, який виникають за наявності дуже низької температури і дуже сильного магнітного поля, показує, що бічна напруга збільшується за допомогою чітких і окремих кроків. У дробовому квантовому ефекті Холла ці кроки стають більш дивними і збільшуються на дробові величини, коли відбувається перенесення частини заряду електрона.

Фізики створили структуру за допомогою двох тонких шарів графена, які були розділені ізолюючим кристалом нітриду бору. Ця структура дозволила вченим контролювати рух електричних зарядів і створити частинки під назвою екситони.

Після цього структуру піддали впливу магнітного поля, яке в мільйони разів сильніше за глобальне магнітне поле Землі. У результаті фізики вперше виявили нові частинки, тобто дробові екситони, які мають незвичайні властивості.

Усі фундаментальні елементарні частинки належать до двох груп: ферміони та бозони. Останні можуть перебувати одночасно в одному й тому ж квантовому стані, але ферміони не можуть цього робити. Дослідження показало, що дробові екситони мають квантові властивості як бозонів, так і ферміонів. Тобто це майже гібрид двох різних видів частинок.

За словами фізиків, ці нові частинки мають унікальні квантові властивості. Вчені вважають, що ці частинки допоможуть поліпшити спосіб зберігання і обробки інформації на квантовому рівні, що дасть змогу створити досконаліші квантові комп'ютери та інші квантові технології.

Тепер фізики мають намір вивчити взаємодію дробових екситонів з іншими частинками і з'ясувати, чи можна контролювати їхню поведінку.

Як уже писав Фокус, фізики з'ясували, що існують дуже дивні елементарні частинки, які вважалися неможливими. Вчені вважають, що у Всесвіті існують не тільки ферміони і бозони, а й третя група елементарних частинок, відома як парачастинки.

Також Фокус писав про те, що дослідження найяскравішого за всю історію спостережень гамма-випромінювання з глибокого космосу дало змогу вченим припустити, що гіпотетичні частинки аксіони існують .