znat_kak (znat_kak) wrote,
znat_kak
znat_kak

Category:

Наноколлайдеры подтвердили существование энионов

14:32 14 Апр. 2020 г.

Французские физики продемонстрировали энионную статистику при столкновении квазичастиц в двумерном электронном газе с помощью крошечных коллайдеров. Для этого исследователи изучили корреляции тока на квантовом точечном контакте, на который излучались два потока квазичастиц. Представленный эксперимент является первым прямым доказательством существования энионов. Работа опубликована в журнале Science



H. Bartolomei, et al. / Science, 2020



В знакомом нам трехмерном пространстве все элементарные взаимодействия можно разделить на две категории, в зависимости от изменения свойств системы при перестановке двух частиц: бозонные и фермионные. В то время как волновая функция бозонной системы не меняет свою фазу при перестановке частиц, волновая функция фермионной системы изменяет фазу на π. Динамика фаз приводит к тому, что бозоны группируются в одном состоянии, а фермионы, напротив, стараются разгруппироваться. Например, эффект Хонга-У-Манделя, который имеет важное значение для работ по созданию квантового компьютера и сетей связи с квантовой криптографией, основывается на бозонных свойствах света группироваться, а принцип запрета Паули, наоборот, базируется на фермионных антигруппировочных свойствах электронов.

В двумерных системах изменение фазы может отличатся от 0 и π, что означается существование другого типа частиц, называемый энионами, которые в свою очередь обладают дробной статистикой. Энионы представляют собой обобщение понятий фермион и бозон и представляют большой интерес для топологических состоянийвещества. К сожалению, обнаружить дробную статистику энионов очень сложно, и до сих пор были представлены лишь косвенные подтверждения.

Группа физиков из Франции под руководством Гвендаля Фива (Gwendal Fève) провела столкновения квазичастиц, которые, предположительно, являются энионами, и измерили их статистику. Эксперимент показал дробную статистику, что является прямым подтверждением того, что изучаемые квазичастицы — энионы.


Схема экспериментаH.
Bartolomei, et al. / Science, 2020


В качестве платформы для исследования энионов физики выбрали квантовые проводники с двумерным электронным газом GaAs/AlGaAS. Однако для осуществления столкновения квазичастиц в таких системах необходимо реализовать излучатель, рассеиватель, а также поддерживать баллистический транспорт частиц. В качестве излучателей и рассеивателя физики использовали квантовые точечные контакты: два контакта использовались как Пуассоновский источник энионов, которые затем сталкиваются на третьем квантовом точечном контакте. Для поддержания баллистического транспорта исследователи приложили к электронному газу сильное магнитном поле в 13 тесла, которое обеспечивает низкую электронную температуру.



Фотография образца с держателем
H. Bartolomei, et al. / Science, 2020


Дробная статистика сталкивающихся квазичастиц была выявлена путем измерения корреляций тока, снятом с рассеивателя. Затем из корреляций тока был посчитан фактор Фано, который определяется набором фазы при столкновении энионов — в данном эксперименте аккумуляция фазы составила π/3.

Измерение фактора Фано при столкновении анионов
H. Bartolomei, et al. / Science, 2020


Михаил Перельштейн

via

Tags: ВО ФРАНЦИИ, НАУКА, ОТКРЫТИЯ, ЭНИОНЫ
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments