Πως εντοπίζονται τα anyons (ενυόνια) ;

Posted on 01/06/2017

1


Τα κβαντικά σωματίδια είναι είτε φερμιόνια (έχουν ημιακέραιο σπιν s=1/2, 3/2,… και ακολουθούν την στατιστική Fermi-Dirac) είτε μποζόνια (έχουν ακέραιο σπιν s=0, 1, 2,… και ακολουθούν την στατιστική Bose-Einstein) εφόσον «ζουν» στις τρεις ή περισσότερες διαστάσεις. Βάλτε τα όμως σε δύο διαστάσεις και θα μπορούσαν να είναι οτιδήποτε μεταξύ φερμιονίων και μποχονίων.

Σ’ αυτόν τον τύπο των οιονεί σωματιδίων, που  προκύπτει μόνο σε συστήματα δυο διαστάσεων και υπακούει σε μια στατιστική μεταξύ των στατιστικών Fermi-Dirac και Bose-Einstein,  ο Frank Wilczek έδωσε το χιουμοριστικό όνομα anyon(s) (θα μπορούσαμε να λέμε ενυόν – και όχι ανιόν – πληθυντικός:  ενυόνια ή ενυόντα; ).  Ενώ μπορεί κανείς να τα περιγράψει εύκολα θεωρητικά, τα anyons είναι δύσκολο να εντοπιστούν πειραματικά.

Τα anyons κατηγοριοποιούνται σε αβελιανά και μη αβελιανά. Τα αβελιανά anyons έχουν ανιχνευθεί και παίζουν σημαντικό ρόλο στο κλασματικό κβαντικό φαινόμενο Hall. Τα μη–αβελιανά anyons, που αναμένεται να έχουν εφαρμογή στους κβαντικούς υπολογιστές, δεν έχουν ανιχνευθεί ακόμα.

Οι ερευνητές Morampudi, Turner, Pollmann, και ο νομπελίστας Frank Wilczek μας λένε ότι οι γνωστές φασματοσκοπικές τεχνικές θα μπορούσαν εύκολα να ταυτοποιήσουν τα anyons.

Η εργασία τους με τίτλο «Statistics of Fractionalized Excitations through Threshold Spectroscopy» θα βοηθήσει τους πειραματιστές να εξερευνήσουν συστήματα τα οποία φιλοξενούν μη-αβελιανά anyons.

Οι φυσικοί για να ταυτοποιήσουν anyons σε ένα υλικό, ψάχνουν για την υπογραφή της ιδιόμορφης κβαντικής στατιστικής των σωματιδίων, που βρίσκεται μεταξύ της στατιστικής Fermi-Dirac των φερμιόνων και της στατιστικής Bose-Einstein των μποζονίων. Συνήθως αυτό επιτυγχάνεται με μετρήσεις συμβολομετρίας σωματιδίων και μετρήσεις εντροπίας. Όμως, και οι δυο μετρήσεις είναι δύσκολο να πραγματοποιηθούν: η συμβολή των anyons είναι δύσκολο να απομονωθεί, και η εντροπία που σχετίζεται με τα σωματίδια είναι πάρα πολύ μικρή. Ο Wilczek και οι συνεργάτες του αποδεικνύουν ότι οι συνήθεις φασματοσκοπικές τεχνικές, όπως η σκέδαση νετρονίων θα μπορούσαν να λύσουν το πρόβλημα. Βρήκαν πως σε ενέργειες κοντά στο κατώφλι παραγωγής των anyons, υπάρχει η πιθανότητα να περιέχεται μια ξεκάθαρη υπογραφή των σωματιδίων. Συγκεκριμένα, είναι ανάλογη ενός εκθετικού νόμου, με έναν εκθέτη του οποίου η τιμή εξαρτάται από το που ακριβώς βρίσκονται οι στατιστικές των anyons μεταξύ των φερμιονικών και μποζονικών τύπων στατιστικής.

πηγή: https://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.118.227201

Ετικέτα: ,