物理学家们首次清晰地捕捉到由被称为“任意子”的粒子编织而成的复杂网络。

 

这种被称为编织的现象，是迄今为止任何粒子存在的最显著证据。任何粒子是一种只能出现在二维空间的粒子。当任意子被编织时，一个任意子环绕另一个任意子，改变任意子的量子态。研究人员在6月25日发表在arXiv.org上的一篇论文中指出，这种编织效应是在一个复杂的材料层蛋糕中发现的。

 

麻省理工学院(MIT)的理论物理学家弗兰克•威尔切克(Frank Wilczek)在20世纪80年代创造了“anyon”一词。长期以来，理论物理学家一直认为任意子是存在的，但“在现实中看到它将它带到了另一个层次。”

 

自然界中发现的基本粒子分为两类:费米子或玻色子。例如，电子是费米子，而光子，光的粒子，是玻色子。任何粒子都属于第三类，但它们在我们的三维宇宙中不会作为基本粒子出现。“这不是你在日常生活中看到的东西，”印第安纳州普渡大学的物理学家Michael Manfra说，他是这项研究的合著者。但是任意子可以表现为二维材料薄片中的扰动。从技术上讲，沐鸣平台登陆线路“准粒子”是许多电子集体运动的结果，它们一起表现得像一个粒子。

 

任意子与费米子和玻色子的一个关键区别在于它们如何编织。如果你把一个玻色子或一个费米子拖到另一个同类的周围，就不会有这种循环的记录。但对任何粒子来说，这种编织改变了粒子的波函数，即描述粒子量子状态的数学表达式。这个过程在波函数中插入了一个额外的因素，称为相位。

 

在这项新的研究中，研究人员创造了一种装置，其中任意子在一个二维层中沿着一条一分为二的路径行进。一条路径绕着设备中心的其他任意物体旋转，就像一个孩子和朋友们玩鸭子、鸭子、鹅的游戏一样，而另一条路径则走直线。两种路径重新结合，研究人员测量了产生的电流。

 

在移动过程中获得的额外相位会改变任意子在路径重合时的干扰方式，从而影响电流。因此，研究人员调整了设备上的电压和磁场，沐鸣平台登陆线路从而改变了回路中心任意粒子的数量——比如鸭子、鸭子、鹅和更大或更小的玩伴。当任意子被移除或添加时，就改变了相位，在电流中产生明显的跃迁。

 

看到效果需要一个精细调整堆叠的分层材料，以屏蔽其他效果，将阴影anyons。微软量子和加州大学圣巴巴拉分校的理论物理学家切坦·纳亚克说:“这绝对是实验物理学中最复杂的事情之一。”

 

之前的研究已经揭示了强强的anyons迹象。例如，沐鸣平台登陆线路物理学家Gwendal Feve和他的同事研究了准粒子相互碰撞时会发生什么(SN: 4/9/20)。巴黎高等师范学校体格实验室的Feve说，这两项研究共同构成了“任何物质存在的非常、非常有力的证据”。

 

和Feve的工作一样，新的研究集中在准粒子的一个亚类上，这个亚类被称为阿贝尔任意子。虽然这些准粒子尚未找到实际用途，但一些物理学家希望相关的非阿贝尔任意子将有助于构建比现在容易出错的机器更健壮的量子计算机(SN: 6/22/20)。