การกระตุ้นโดยรวมที่เหมือนอนุภาคซึ่งสามารถมีอยู่ในวัสดุ 2 มิติบางชนิด มีแนวโน้มที่จะรวมตัวกันในตัวนำสองมิติ พฤติกรรมนี้ซึ่งปัจจุบันได้รับการสังเกตโดยนักฟิสิกส์ที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ของ ENS และศูนย์วิทยาศาสตร์นาโนและเทคโนโลยีนาโน (C2N)ในปารีส ประเทศฝรั่งเศส นั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับพฤติกรรมของอิเล็กตรอน และหลักฐานจากการทดลองก็คือ
มีความสำคัญ
ทั้งในด้านฟิสิกส์พื้นฐานและสำหรับการพัฒนาอุปกรณ์ในอนาคตที่เป็นไปได้โดยใช้ ที่แปลกใหม่เหล่านี้
โลกสามมิติในชีวิตประจำวันประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานสองชนิด ได้แก่ เฟอร์มิออนและโบซอน เฟอร์มิออน เช่น อิเล็กตรอน ปฏิบัติตามหลักการกีดกันของเพาลี หมายความว่าไม่มีเฟอร์มิออนสองตัว
ที่สามารถครอบครองสถานะควอนตัมเดียวกันได้ แนวโน้มที่จะหนีจากกันและกันนี้เป็นหัวใจของปรากฏการณ์ต่างๆ มากมาย รวมถึงโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม ความเสถียรของดาวนิวตรอน และความแตกต่างระหว่างโลหะ (ซึ่งนำกระแสไฟฟ้า) และฉนวน (ซึ่งไม่มี)
ในทางกลับกัน โบซอน เช่น โฟตอน มีแนวโน้มที่จะเกาะกลุ่มกัน ซึ่งเป็นพฤติกรรมที่ก่อให้เกิดพฤติกรรมของของไหลยิ่งยวดและตัวนำยิ่งยวด เมื่อมีโบซอนจำนวนมากอยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกัน ภายในกรอบของกลศาสตร์ควอนตัม เฟอร์มิออนยังแตกต่างจากโบซอนตรงที่พวกมันมีฟังก์ชันคลื่น
ที่ไม่สมมาตร ซึ่งหมายความว่าเครื่องหมายลบ (นั่นคือ เฟส φ เท่ากับ π) จะถูกนำเสนอเมื่อใดก็ตามที่มีการแลกเปลี่ยนเฟอร์มิออนสองตัว ในทางตรงกันข้าม โบซอนมีฟังก์ชันคลื่นสมมาตรที่ยังคงเหมือนเดิมเมื่อมีการเปลี่ยนโบซอนสองตัว (φ=0) สถานการณ์ที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงในแบบ 2 มิติ
อย่างไรก็ตาม ในระบบสองมิติ โบซอนและเฟอร์มิออนถูกรวมเข้าด้วยกันโดยอนุภาคมูลฐานชนิดอื่นที่แปลกใหม่กว่า ตัวอย่างเช่น ในตัวนำไฟฟ้าแบบ 2 มิติ อิเล็กตรอนมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันอย่างมาก และการเคลื่อนไหวโดยรวมของพวกมันสามารถมองได้ในแง่ของการเคลื่อนที่ของวัตถุมูลฐานใหม่
ที่รู้จักกัน
ในนามของวัตถุใดๆ การมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตใดๆ ซึ่งได้ชื่อมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าพฤติกรรมของพวกมันไม่เหมือนเฟอร์มิออนหรือโบซอน ได้รับการทำนายในช่วงต้นทศวรรษ 1980 โดยนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี หลังจากนั้นไม่นาน นักฟิสิกส์อีกคนหนึ่งพบว่าใครก็ตามสามารถอธิบายลักษณะบางอย่าง
ของเอฟเฟกต์ควอนตัมฮอลล์แบบเศษส่วนได้ ซึ่งอธิบายการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่อุณหภูมิต่ำในสนามแม่เหล็กแรงสูง จากนั้นในปี 1984 ได้พิสูจน์ว่าทฤษฎีที่ประสบความสำเร็จของเอฟเฟกต์ควอนตัมฮอลล์แบบเศษส่วนนั้นต้องการอนุภาคที่ไม่ใช่โบซอนหรือเฟอร์มิออน
เช่นเดียวกับการมีประจุไฟฟ้าแบบเศษส่วนจากเฟอร์มิออนหรือโบซอนที่แตกต่างกัน ใครๆ ก็คาดการณ์ว่าจะเป็นไปตามสถิติควอนตัมที่แตกต่างกัน ในการตรวจสอบสถิติเหล่านี้ นักวิจัยได้พยายามคิดค้นการทดลองที่สามารถตรวจสอบได้ว่าคุณสมบัติของกลุ่มอนุภาคได้รับผลกระทบอย่างไร
เมื่อมีการแลกเปลี่ยนอนุภาคสองอนุภาค ความพยายามก่อนหน้านี้มุ่งเน้นไปที่การวัดเฟสโดยตรงที่ปรากฏในฟังก์ชันคลื่นของใครก็ตาม เมื่อมีการแลกเปลี่ยนสองเฟสในอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ (อุปกรณ์ที่ใช้วัดความแตกต่างของเฟสระหว่างสองคลื่น) อย่างไรก็ตาม จนถึงตอนนี้หัวหน้าทีมLPENSกล่าวว่า
การทดลองดังกล่าวได้รับการพิสูจน์แล้วว่ายุ่งยาก เนื่องจากผลกระทบภายนอกที่รวมกันเพื่อปรับเปลี่ยนเฟสของฟังก์ชันคลื่นของใครก็ตาม ผลกระทบเหล่านี้ซึ่งเรียกรวมกันว่าความไม่สัมพันธ์กัน มีแนวโน้มที่จะ “ชะล้าง” การรบกวนควอนตัมออกไป และพวกมันมีความแข็งแกร่งเป็นพิเศษในระบบที่สัมพันธ์กัน
มินิ “ใครก็ตาม เพื่อเอาชนะปัญหาเหล่านี้ Fève และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาการทดลองการชนกันที่สามารถวัดสถิติควอนตัมของอนุภาค และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง พิจารณาว่าอนุภาคผลักกันหรือจับกลุ่มกัน พวกเขาเริ่มต้นด้วยการใช้การจับคู่อิเล็กตรอนอย่างอ่อนระหว่างสองขอบในของไหลควอนตัมฮอลล์
ที่เป็นเศษส่วน (ในกรณีนี้คือตัวนำไฟฟ้า 2 มิติที่ทำจากก๊าซอิเล็กตรอน) เป็นวิธีการปล่อยแบบสุ่ม ซึ่งเป็นสิ่งที่ Fève บอกว่าไม่ใช่ ทำได้ง่าย จากนั้นพวกเขาก็ชนกันบนตัวแยกลำแสงและวัดกระแสที่เอาต์พุต
ขนาดเล็กโดยใช้ชิปอิเล็กทรอนิกส์ที่ประดิษฐ์โดยเพื่อนร่วมงานที่ C2N เพื่อปกป้องคุณสมบัติ
ทางควอนตัม
ใครก็ตาม พวกเขาเก็บตัวนำไฟฟ้า 2 มิติบนชิปนี้ไว้ที่อุณหภูมิต่ำมากที่ 30 mK และสร้างการชนกันโดยใช้สนามแม่เหล็กแรงสูง (13 เทสลา) ในแนวตั้งฉากกับตัวนำ ในสนามแม่เหล็กสูงเช่นนี้ อิเล็กตรอนทั้งหมดในก๊าซอิเล็กตรอน 2 มิติจะมีระดับพลังงานเท่ากัน และอันตรกิริยาของพวกมัน
จะรุนแรงมาก สิ่งนี้นำไปสู่การเกิดขึ้นของสิ่งที่เรียกว่า “Abelian” ซึ่งคาดการณ์ว่าจะปรากฏขึ้นเมื่อ ν ซึ่งเป็นเศษส่วนของระดับพลังงานที่บรรจุด้วยอิเล็กตรอน เท่ากับ 1/3, 1/5 ไปเรื่อยๆ (นั่นคือ , เศษส่วนทั้งหมดของ 1/m โดยที่ m เป็นจำนวนเต็มคี่) Fève กล่าว สำหรับ ν=1/3 เป็นที่รู้กัน
ว่ามีประจุเศษส่วนของ e/3 (โดยที่ e เป็นประจุของอิเล็กตรอน) และปฏิบัติตามสถิติเศษส่วน ฟังก์ชันคลื่นของพวกมันรับเฟส φ= π/3 เมื่อมีการแลกเปลี่ยนสองออน ซึ่งนำไปสู่พฤติกรรมที่อยู่กึ่งกลางระหว่างเฟอร์มิออนและโบซอน การวัดความสัมพันธ์ปัจจุบันนักวิจัยได้วัดความสัมพันธ์
ของกระแสไฟฟ้าโดยวัดกระแสที่เอาต์พุตสองตัว (ป้ายที่ 1 และ 2) ของตัวแยกลำแสงในการทดลองการชนกัน พวกเขาขยายกระแสเหล่านี้ แสดงโดย i 1(t)และ i 2(t) โดยใช้แอมพลิฟายเออร์ไครโอเจนิกที่ทำขึ้นเองเนื่องจากลายเซ็นมีขนาดเล็กมาก จากนั้นพวกเขาก็แปลงเป็นดิจิทัล คำนวณผลคูณของกระแสเอาต์พุตทั้งสอง i 1(t) xi 2(t)และเฉลี่ยปริมาณนี้จากการชนกันจำนวนมาก
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
