Kvantový svet je ešte divnejší než sme si mysleli. Vedci potvrdili existenciu novej častice

Svet má vôbec prvé jasné dôkazy o zapletení kvázičastíc nazývaných „anyonony“ (anyons). Tento objav je doposiaľ najdôležitejším a najvýraznejším dôkazom o existencii „anyonov“, častíc ktoré sa vyskytujú iba v dvojdimenzionálnom priestore, informoval portál Sciencenews.

Uvedený prelomový objav učinili vedci z univerzity Purdue v Indii na základe experimentu, pričom museli umelo vytvoriť prostredie, respektíve zariadenie, ktoré umožnilo vznik týchto častíc. Samotné zariadenie a výsledky vedci detailne opísali v žurnále Nature Physics.

Priebeh experimentu

Experiment spočíval v nasmerovaní elektrónov cez špeciálne navrhnutú nanoštruktúru podobnú akémusi „bludisku“ vyrobenú z arzenidu gália a arzenidu gália hlinitého. Toto zariadenie nazývané tiež interferometer obmedzilo pohyb elektrónov iba na pohyb po dvojrozmernej dráhe.

Zariadenie bolo schladené takmer na teplotu absolútnej nuly (−273,15 °C) a bolo vystavené silnému magnetickému poľu o veľkosti 9 Tesla. Následne elektrický odpor interferometra vytvoril interferenčný vzor, ktorý vedci nazvali „pyjama plot“, pričom skoky, ku ktorým dochádzalo v tomto vzore, sú prvým jasným dôkazom o existencii „anyonov“, informoval portál Phys.

Purdue University, James Nakamura

Čo sú tieto podivné častice?

Za „anyony“ sú považované tie kvázičastice, ktoré majú špecifické charakteristické črty, ktoré nie je možne pozorovať u iných subatomárnych častíc (častice menšie ako atóm) a nachádzajú sa iba v dvojdimenzionálnom priestore.

„Anyonony existujú iba ako kolektívna excitácia elektrónov a aj to iba za veľmi špecifických podmienok“ vysvetľuje jeden z autorov štúdie Michael Manfra. Vedec tiež poznamenal, že na týchto kvázičasticiach je zvláštne aj to, že majú menší náboj ako je elementárny náboj elektrónu.

Vedci tiež uviedli, že „anyony“ nepatria ani medzi fermióny, ani medzi bozóny, ale sú zvláštnou tretou triedou, ktorá by sa v našom trojrozmernom svete nejavila ako základná častica.  „Anyony“ sa totiž prejavujú len ako narušenie v dvojrozmerných vrstvách materiálu, pričom sú tieto kvázičastice výsledkom kolektívneho pohybu množstva elektrónov, ktoré sa správajú ako jedna častica.

Purdue University, James Nakamura

Najdôležitejším rozdielom medzi „anyonom“, bozónom a fermiónom, je podľa vedcov spôsob ich zapletenia. Pri zapletení bozónu alebo fermiónu s inou časticou svojho druhu  totiž neexistuje žiadny záznam o tomto procese, ale pri „anyonoch“ toto zapletenie mení jej vlnovú funkciu – matematický výraz, ktorý popisuje kvantový stav častíc.

Vedci zatiaľ nevedia, či tento objav bude možné uplatniť aj v kvantových počítačoch, no sú si istí, že zmení pohlaď fyzikov na kvázičastice.

Keď už je reč o kvantových počítačoch spoločnosť IBM nedávno informovala o svojej pýche – kvantovom počítačovom systéme s 27 supravodivými qubitmi, ktorý dosahuje takzvaný „kvantový objem“ 64, čo je aktuálne maximum, ktoré sme v technologickom vývoji dosiahli.

Čítajte viac z kategórie: Novinky