Αποδεικτικά στοιχεία για την ύπαρξη των ανυονίων

Τα ανυόνια δεν είναι ούτε μποζόνια ούτε φερμιόνια - στην πραγματικότητα, δεν είναι καν στοιχειώδη σωματίδια. Αντ 'αυτού, ταξινομούνται ως ψευδοσωματίδια που υπάρχουν σε δύο διαστάσεις. Μπορούν να παρατηρηθούν, θεωρητικά, όταν εμφανίζονται ως διαταραχές σε δισδιάστατα φύλλα υλικών. Οι θεωρητικοί φυσικοί έχουν προτείνει την ύπαρξή τους από τα τέλη της δεκαετίας του 1970, αλλά ονομάστηκαν επισήμως από τον Frank Wilczek στις αρχές της δεκαετίας του 1980. Η θεωρία έχει επίσης προτείνει ότι συν-πλέκονται, αλλά με διαφορετικούς τρόπους από τα μποζόνια ή τα φερμόνια. Εάν ένα φερμιόνιο ή ένα μποζόνιο «παρασυρθεί» γύρω από ένα άλλο του είδους του, σύμφωνα με τη θεωρία, αυτή η δράση δεν θα αφήσει ίχνη για το τι συνέβη. Αλλά επειδή τα ανυόνια αλλοιώνουν τις κυματοσυναρτήσεις, θα δημιουργούσαν ένα τέτοιο «αρχείο». Η διαδικασία περιλαμβάνει την εισαγωγή μιας φάσης στην κυματοσυνάρτηση των σωματιδίων. Σε αυτή τη νέα προσπάθεια, οι ερευνητές δημιούργησαν μια συσκευή που τους επέτρεψε να εντοπίσουν αποδεικτικά στοιχεία ακριβώς ενός τέτοιου αρχείου.

Η συσκευή που δημιούργησε η ομάδα περιελάμβανε την μετακίνηση των ανυονίων κατά μήκος μιας δισδιάστατης διαδρομής η οποία, σε ένα δεδομένο σημείο, θα διαχωρίζονταν. Μία από τις διαδρομές δημιουργούσε βρόχο γύρω από ένα άλλο ανυόνιο το οποίο βρισκόταν στο κέντρο της συσκευής, ενώ η άλλη συνέχιζε απευθείας μέχρι να συνενωθεί με την πρώτη. Στη συνέχεια, η ομάδα μέτρησε το ηλεκτρικό ρεύμα στη συσκευή αναζητώντας άλματα. Σύμφωνα με τη θεωρία, τέτοια άλματα θα υπήρχαν καθώς προστίθεντο ανυόνια και έπειτα αφαιρούντο από τη συσκευή, αλλάζοντας τη φάση. Για να καταγράψει τέτοια άλματα, η συσκευή κατασκευάστηκε σε στρώματα υλικών που φιλτράρισαν τον τυχαίο θόρυβο. Οι προκύπτουσες μετρήσεις καθιστούν την ισχυρότερη περίπτωση μέχρι σήμερα για την ύπαρξη των ψευδοσωματιδίων, και με αυτόν τον τρόπο, ενίσχυσαν έντονα τις θεωρίες που περιγράφουν τόσο την ύπαρξή τους όσο και τη συμπεριφορά τους. Επίσης, αύξησαν πιθανότατα τις ελπίδες ορισμένων ερευνητών που εξετάζουν τη δυνατότητα να χρησιμοποιήσουν τα ανυόνια για τη δημιουργία πιο σταθερών κβαντικών υπολογιστών.

Εξερευνήστε Περαιτέρω: Anyon evidence observed using tiny anyon collider

Περισσότερες Πληροφορίες: Nakamura et al., Direct observation of anyonic braiding statistics at the ν=1/3 fractional quantum Hall state, arXiv:2006.14115 [cond-mat.mes-hall]. arxiv.org/abs/2006.14115