Evidência de Anyon observada usando um pequeno colisor de Anyon

Amostra e princípio do experimento. (A) Quase-possibilidade de exclusão p:A probabilidade K de ter dois anyons saindo no mesmo canal de borda de saída é modificada pelo fator (1 - p). (B) Princípio do experimento:A tensão V gera as correntes I ⁰ para QPC1 e QPC2. Esses dois QPCs, sintonizado no regime de retroespalhamento fraco T ₁ , T ₂ . Crédito:≪ 1, atuam como fontes Poissonianas aleatórias de anyons que colidem em cQPC. (C) Imagem de microscópio eletrônico de varredura (SEM) em cores falsas da amostra. O gás do elétron é mostrado em azul e as portas em ouro. As correntes de borda são mostradas como linhas vermelhas (linhas tracejadas vermelhas após o particionamento). Ciência (2020). DOI:10.1126 / science.aaz5601

Uma equipe de pesquisadores da Sorbonne Université, O CNRS e a Ecole Normale Supérieure relataram evidências observacionais de uma quase-partícula chamada anyon. Em seu artigo publicado na revista Ciência , a equipe descreve o minúsculo colisor anyon que eles construíram no laboratório e seus resultados. Dmitri Feldman, with Brown University publicou um artigo Perspective sobre o trabalho na mesma edição do jornal.

Como Feldman observa, o modelo padrão da física de partículas teoriza que existem dois tipos de partículas elementares - bósons e férmions. Mas, como ele também observa, o modelo padrão descreve a física em três dimensões com partículas em seus níveis de energia mais altos. Isso deixa algum espaço de manobra para a existência de outros tipos de quasipartículas que existem apenas em duas dimensões. Uma dessas quasipartículas 2-D propostas é o anyon - não é um férmion ou um bóson. E a teoria sugere que sua carga pode ser menor do que a de um elétron, o que os torna a menor quasipartícula carregada proposta. E eles se comportam de maneira diferente dos férmions ou bósons de uma maneira particular. Os férmions se evitam e os bósons podem formar grupos - anyons, em contraste, foram previstos para interagir em algum lugar entre atrair e repelir. E foi essa característica que esteve no cerne do trabalho realizado pela equipe na França.

O trabalho envolveu a criação de um colisor anyon 2-D muito pequeno - tão pequeno que eles tiveram que usar um microscópio eletrônico para observar a ação dentro dele. O colisor consistia em um plano 2-D definido entre outro material em camadas. Mais especificamente, o colisor continha um líquido Hall quântico que era mantido dentro de um forte campo magnético. Cargas elétricas foram direcionadas ao longo de túneis de fonte para contatos de pontos quânticos. Os fluxos de Anyon eram direcionados de uma maneira que os forçava a colidir no meio do colisor e depois sair ao longo de um dos dois caminhos designados. Em tal dispositivo, férmions deixariam o colisor por caminhos separados, enquanto os bósons sairiam como aglomerados. Os pesquisadores observaram evidências de aglomeração menor - menos do que seria visto com bósons, mas consistente com o que a teoria sugere que aconteceria com os anyons.