Просмотр кода страницы Энион

{{Квазичастица
 |имя                     = Энион
 |состав                  = [[Квазичастица]]
 |теоретически_обоснована = В 1977 году группа физиков-теоретиков из [[университет Осло|университета Осло]] под руководством Йона Магне Лейнааса и Яна Мирхейма
 |обнаружена              = В 2005 году группа физиков из [[Университет Стоуни-Брук|университета Стоуни-Брук]] построила [[интерферометр]] [[квазичастица|квазичастиц]], на котором Владимир Голдман и его коллеги выявили несколько событий, вызванных [[интерференция (физика)|интерференцией]] энионов.<ref name=autogenerated1>[http://prola.aps.org/abstract/PRB/v72/i7/e075342 Realization of a Laughlin quasiparticle interferometer: Observation of fractional statistics] Physical Review, Phys. Rev. B 72, 075342 (2005)</ref>
}}
'''Энион''' ({{lang-en|Anyon}}) — тип частиц, существующих в двумерных системах, которые представляют собой обобщение понятий [[фермион]] и [[бозон]].

== Теоретическое обоснование ==
{{Статистическая физика}}
В 1977 году группа физиков-теоретиков из [[университет Осло|университета Осло]] под руководством Йона Магне Лейнааса и Яна Мирхейма доказала, что традиционное деление частиц на [[фермион]]ы и [[бозон]]ы не применимо к теоретическим частицам, существующим в двух измерениях. Такие частицы могли бы иметь ряд неожиданных свойств. [[Вильчек, Фрэнк|Фрэнк Вильчек]] в 1982 году предложил для них название энионы (от {{lang-en|any}} — любой).<ref>{{Cite web |url=http://archive.sciencewatch.com/interviews/frank_wilczek1.htm |title=Frank Wilczek on anyons and their Role in Superconductivity |access-date=2010-01-27 |archive-date=2012-07-22 |archive-url=https://archive.today/20120722020156/http://archive.sciencewatch.com/interviews/frank_wilczek1.htm |url-status=live }}</ref>
<ref>''Вилчек, Ф.'' Энионы // [[В мире науки]]. 1991. № 7. С. 14–22.</ref>

Бертран Гальперин из [[Гарвардский университет|Гарвардского университета]] показал полезность математического аппарата, связанного с энионами, в объяснении некоторых аспектов [[Дробный квантовый эффект Холла|дробного квантового эффекта Холла]]. В 1985 году Фрэнк Вильчек, Дэн Аровас и [[Шриффер, Джон Роберт|Роберт Шриффер]] проверили это утверждение точными расчётами и доказали, что частицы, существующие в этих системах, действительно являются энионами.

== Экспериментальное подтверждение ==
В 2005 году группа физиков из [[Университет Стоуни-Брук|университета Стоуни-Брук]] построила [[интерферометр]] [[квазичастица|квазичастиц]], на котором Владимир Голдман и его коллеги выявили несколько событий, вызванных [[интерференция (физика)|интерференцией]] энионов.<ref name=autogenerated1 /> С помощью [[электрическое поле|электрических полей]] они сформировали на поверхности помещённого в [[магнитное поле]] [[полупроводник]]а тонкий диск, окружённый кольцом. Внутри диска рождаются квазичастицы с зарядом, равным двум пятым заряда электрона, а в кольце — одной трети. Анализ полученных данных подтвердил, что квазичастицы в кольце и внутри диска могут стабильно рождаться и исчезать лишь группами определённой численности, то есть они подчиняются статистике энионного типа.

В 2020 г. Н. Бартоломью и др. из [[Высшая нормальная школа (Париж)|Высшей нормальной школы]] из эксперимента в двумерной гетероструктуре GaAs/AlGaAs определили промежуточную статистику энионов с <math>\theta = \frac{\pi}{3}</math> путём измерения корреляции электрических токов через третий контакт при столкновениях энионов в электронном газе из двух точечных контактов <ref>''H. Bartolomei, M. Kumar, R. Bisognin et al.'' [https://doi.org/10.1126/science.aaz5601 Fractional statistics in anyon collisions] // [[Science]],  10 Apr 2020: Vol. 368, Issue 6487, pp. 173-177</ref>.

Развитие [[полупроводник]]овой технологии, а именно напыления тонких двумерных слоёв, например, листов [[графен]]а, задаёт потенциал использования свойств энионов в электронике.

== Математический аппарат ==
В трёхмерном (и более) пространстве частицы строго делятся на [[фермион]]ы и [[бозон]]ы, согласно тому, какой статистике они подчиняются: фермионы — [[Статистика Ферми — Дирака|статистике Ферми — Дирака]], бозоны — [[Статистика Бозе — Эйнштейна|статистике Бозе — Эйнштейна]]. На языке квантовой физики это формулируется как поведение многочастичных состояний при замене частиц. Например, в случае двухчастичного состояния имеем (в [[Обозначения Дирака|обозначениях Дирака]]):
* <math>\left|\psi_1\psi_2\right\rangle = +\left|\psi_2\psi_1\right\rangle</math> — для [[бозон]]ов
* <math>\left|\psi_1\psi_2\right\rangle = -\left|\psi_2\psi_1\right\rangle</math> — для [[фермион]]ов

Однако в двумерных системах можно наблюдать [[квазичастица|квазичастицы]], которые подчиняются распределению, варьирующемуся [[непрерывная функция|непрерывно]] между статистиками Ферми — Дирака и Бозе — Эйнштейна:

: <math>\left|\psi_1\psi_2\right\rangle = e^{i\,\theta}\left|\psi_2\psi_1\right\rangle</math>,

где <math>\theta</math> — [[вещественное число]]. При <math>\theta=\pi</math> мы имеем [[Статистика Ферми — Дирака|статистику Ферми — Дирака]], а при <math>\theta=2\pi</math> — [[Статистика Бозе — Эйнштейна|статистику Бозе — Эйнштейна]]. В случае же <math>\pi<\theta<2\pi</math> получается нечто иное, называемое энионом.

Можно также ввести понятие [[спин]]а <math>s</math> эниона, сопоставив его <math>\theta</math>:
: <math>\theta=2 \pi s</math>

Энионы описываются статистикой, которую называют статистикой кос ({{lang-en|Braid statistics}}), поскольку она связана с [[теория кос|теорией кос]].

== См. также ==
* [[Плектон]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* ''[[:uk:Дуплій Степан Анатолійович|Steven Duplij]]'', ''[[:en:Warren Siegel|Warren Siegel]]'', ''Jonathan Bagger'', [[:en:Concise Encyclopedia of Supersymmetry|Concise Encyclopedia of Supersymmetry, Springer, 2005]] and in Google books: [https://books.google.ru/books?id=eHEyX_jiX4wC&lpg=PA36&dq=anyon%20-%20A%20particle%20or%20excitation&pg=PA36#v=onepage&q=anyon%20-%20A%20particle%20or%20excitation&f=false Concise Encyclopedia of Supersymmetry]

== Ссылки ==
* [http://igorivanov.blogspot.ru/2009/10/non-abelian-statistics.html? Квазичастицы с неабелевой статистикой] // Игорь Иванов, 8 октября 2009
* [http://chemistry.ru/articles/article394.html Квантовое беззаконие. Исключительные частицы]{{Недоступная ссылка|date=Июль 2019 |bot=InternetArchiveBot }}
* [http://perst.isssph.kiae.ru/Inform/perst/2005/5_20/n.asp?file=perst.htm&label=K_20_11 Энионы для квантовых вычислений]{{Недоступная ссылка|date=Июль 2019 |bot=InternetArchiveBot }}
* [http://perst.isssph.kiae.ru/Inform/perst/2005/5_05/n.asp?file=perst.htm&label=O_15 Прямое наблюдение частиц с дробной статистикой в двумерной системе]{{Недоступная ссылка|date=Июль 2019 |bot=InternetArchiveBot }}

{{квазичастицы}}

[[Категория:Квантовая теория поля]]