Bằng chứng tốt nhất cho sự tồn tại của các anyon
Một nhóm nghiên cứu nhỏ tại trường đại học Purdue đã tìm thấy bằng chứng thuyết phục nhất về sự tồn tại của các hệ anyon Abe. Họ đã viết một bài báo miêu tả các thực nghiệm mà họ thiết kế thực hiện để tìm hiểu về sự tồn tại của các hạt quasi và đưa bài viết ở dạng tiền ấn phẩm lên arXiv trong khi chờ bình duyệt.
Bài báo mang tên “Direct observation of anyonic braiding statistics at the ν=1/3 fractional quantum Hall state”
Các anyon không phải là các hạt boson mà cũng không phải fermion – trên thực tế, chúng không hẳn là các hạt cơ bản. Thay vào đó, chúng được phân loại như những hạt quasi tồn tại trong không gian hai chiều. Người ta có thể quan sát chúng, về mặt lý thuyết là vậy, khi chúng xuất hiện như những bất cân bằng trong các phiến vật chất hai chiều. Các nhà vật lý lý thuyết từng đề xuất sự tồn tại của chúng vào cuối những năm 1970 và chúng được mang tên Frank Wilczek vào đầu những năm 1980. Lý thuyết đề xuất chúng bện vào nhau nhưng theo những cách khác biệt với boson hay fermion. Nếu một fermion hay một boson bị hút chuyển động quanh các hạt khác thì chuyển động này sẽ không được ghi lại. Nhưng vì các anyon có thể thay đổi những hàm sóng, nó có thể tạo ra được chuyển động có thể ghi lại. Quá trình này bao gồm việc chèn một pha vào hàm sóng của các hạt. Trong nỗ lực mới này, các nhà nghiên cứu đã tạo được ra một thiết bị cho phép họ thấy được bằng chứng của một bản ghi như vậy.
Thiết bị họ tạo ra tham gia vào chuyển động của các anyon dọc theo một đường vật chất hai chiều; tại một điểm cho trước, con đường này tách ra. Một trong hai nhánh thắt lại quanh một anyon ở trung tâm của thiết bị. Anyon khác đặt vào một đường thẳng trước khi hai nhánh nhập trở lại. Nhóm nghiên cứu đã đo đạc dòng điện trong thiết bị để quan sát những bước nhảy. Theo lý thuyết, rất nhiều bước nhảy có thể hiện diện khi các anyon được tăng thêm và sau đó bị loại khỏi thiết bị, qua đó làm thay đổi pha này. Để có khả năng ghi nhận nhiều bước nhảy, thiết bị được thiết kế và lắp đặt trong những lớp vật liệu có thể lọc nhiễu ngẫu nhiên. Những kết quả đo đạc được đã chứng tỏ được bằng chứng thuyết phục nhất về sự tồn tại của các hạt quasi, và theo cách đó, ủng hộ các lý thuyết miêu tả cả sự tồn tại và hành xử của chúng. Kết quả nghiên cứu cũng tăng thêm hi vọng của một số nhà nghiên cứu, những người đã từng tìm kiếm cơ hội sử dụng các hạt anyon để tạo ra nhiều máy tính lượng tử có năng lực tính toán mạnh hơn.
Thanh Nhàn dịch
Nguồn: https://phys.org/news/2020-07-cooling-mechanism-solar-energy-harvesting.html
