氧化物超导体任意子模型的实验检验尚无定论

在去年三月美国物理学会春季年会上提出的两个关键性实验互相矛盾的结果至今尚未解决.去年秋天所报道的另一实验结果使问题变得更加复杂了.问题的核心是高温超导体能否改变穿过它的偏振光的偏振方向或椭圆度.如果能改变,那么在这些新的氧化物材料中,时间反演不变性不戍立.这正是任意子理论所预言的结果.这一理论的支持者们用服从分数维统计的任意子模型解释高温超导现象. 任意子是一种元激发,它不同于玻色子或费米子.交换两个全同的玻色子或费米子分别导致量子力学波函数的0或π的位相变化,而交换两个任意子时,仕相变化可以取任意值.由于拓…     

元激发和准粒子

元激发或准粒子用于描述宏观物体处于低激发态时的物理性质.不同物理模型对应着不同准粒子,这些独立的准粒子的集合体,使本来复杂的多体问题变得易于处理.在三维及以上的空间中,按照粒子的自旋属性,自旋为半奇数的符合费米-狄拉克统计,自旋为整数的符合玻色-爱因斯坦统计.1977年,Leinaas和Myrheim在研究二维空间拓扑性质后,提出一种遵循分数统计规律的准粒子——任意子,随着二维物理系统的发展,任意子从纯理论研究成为实际研究对象.     

一维晶格中全同任意子的量子动力学与关联

任意子介于玻色子与费米子之间,遵从奇特的分数统计,隐含着许多有趣的物理特性.本文研究了一维晶格中相互作用全同任意子的少体量子动力学及其量子关联性质.基于严格的数值方法,分析了任意子在晶格中局域粒子密度分布的动力学演化过程.结果表明,分数统计可以明显影响任意子动力学演化过程中实空间的局域粒子密度分布,产生新的动力学结构.特别地,当存在相互作用时,分数统计粒子的局域粒子密度分布会呈现有趣的依赖于相互作用性质的不对称性.最后计算了任意子的密度密度关联,分析了粒子统计性质和相互作用对体系量子关联的调制,同时进一步证实了任意子分数统计在实空间中的动力学效应.     

手征马约拉纳费米子

手征马约拉纳费米子是具有手性的无质量费米子,是其本身的反粒子,只能存在于1+1维(即1维空间+1维时间)或者9+1维.在凝聚态物理中, 1维手征马约拉纳费米子可看成1/2分数化的狄拉克费米子,并作为二维拓扑态的边缘元激发.奇数个手征马约拉纳费米子边缘态的存在也预示着体系中存在满足非阿贝尔量子统计的伊辛任意子.手征马约拉纳费米子也可进行非阿贝尔编织,理论上可用来实现容错量子计算,因此近年来在凝聚态物理研究中引起了广泛的兴趣.本文从二维拓扑态出发,介绍手征拓扑超导态和量子反常霍尔态之间的深刻联系,并由此得出量子反常霍尔平台转变与超导近邻实现手征马约拉纳费米子的方案,最后以单通道手征马约拉纳费米子为例,探讨其实现电子态的非阿贝尓量子门.     

让玻色子具有费米子的行为

在微观世界中 ,物质分为两类 ;一类是费米子 (如电子等 ) ,一类是玻色子 (如光子或氢原子 ) .费米子服从泡利不相容原理 .如果将许多费米子放入一个体系内 ,那些处于其中的费米子必须具有不同的位置或不同的量子态 (如动量或自旋等 ) ,也就是说 ,二个费米子不能有完全相同的量子态 .而玻色子就没有这些限制 ,因此玻色子可以处于同一量子态上 .物理世界中已经有大量实例证明 ,可以使费米子具有玻色子的行为 ,例如在超导与超流的实验中 ,我们让费米子配对后就能使它具有玻色子的行为特征 .但迄今为止 ,还没有反过来的实例 ,即让具有不可分辨性…     

只带一种基本标量粒子的轻子-夸克复合模型

我们提出一个包括两种基本费米子和一种基本标量粒子的轻子-夸克复合模型. 其中, 基本费米子无质量并且不带色, 基本标量粒子是色的三重态. SU(3)_H定域规范作用将基本粒子束缚成轻子、夸克和弱玻色子等复合粒子. 轻子是由三个基本费米子组成的三体复合粒子, 夸克由一个基本费米子和一个基本标量粒子组成. 本模型基本粒子的数目较少, 存在为数不多的exotic粒子. 解释了轻子-夸克的对称性. 弱作用是超色单态之间的一种短距剩余作用, 它只在复合层次出现. 通过动力学对称破缺破坏了宇称守恒.     

轻子的束缚态波函数和反常磁矩

本文从Bethe-Salpeter方程出发讨论由费米子和标量玻色子组成的轻子束缚态波函数. 在组分粒子很重和内部运动为非相对论的假定下可以证明, 矢量相互作用能给出半径和反常磁矩都足够小的束缚态解, 但要求组分费米子质量远大于玻色子质量. 相反, 标量相互作用则只能给出半径和反常磁矩都很大的束缚态解.     

任意子体系中不存在非对角长程序

任意子体系是一种特殊的二维体系,它不满足玻色统计和费米统计,而且还破坏了时间反演(T)和宇称(P).本文利用 Bogoliubov 不等式严格证明在 T≠0时,任意子体系中不存在BCS 型和玻色型非对角长程序.     

外尔费米子的奇特热电性质

<正>世界由各种微观粒子组成。这些粒子可以分为两大类,玻色子和费米子。费米子组成了物质,而玻色子传递物质之间的相互作用。1928年,为了精确计算原子的能谱,狄拉克基于量子力学的原理,同时考虑电子的相对论性运动,提出一个波函数方程来描述电子的行为。这个方程后来被称为狄拉克方程。该方程的意义远远超出了狄拉克的初衷。它不但给出了自旋的理论解     

双势阱中玻色-费米混合气体的周期调制效应

在周期调制场下, 通过对双势阱中费米子数目及相互作用参数的调节, 研究了该系统中玻色子的自俘获现象. 研究发现, 系统中费米子数目及相互作用参数都会影响玻色子的自俘获现象, 并且随着 相互作用及粒子数目的变化, 玻色子的自俘获发生临界现象. 关键词： 玻色-费米混合气体 周期调制 自俘获     

相互作用玻色子模型的非厄米Dyson玻色子展开途径

通过Dyson玻色子展开及修正的Jancovici和Schiff代换,得到费米子集体S,D对态空间与相互作用玻色子模型s,d空间之间的一一对应.费米子算符的玻色子像被唯一确定,IBM哈密顿量具有非厄米形式.费米子矩阵元能够在玻色子空间内直接计算,并且,当需要清除伪态时,相应的投影计算也能在玻色子空间进行.     

Majorana费米子与拓扑量子计算

1937年,Majorana发现Dirac所提出的相对论性协变的电子波动方程,在另一个表象下所得到解可以描述不带电荷的费米子,具有与Dirac费米子不同的性质。在基本粒子领域,对这种Majorana费米子的寻找至今一直在进行中;而在凝聚态物理领域,对拓扑超导体和分数量子霍尔态的研究,人们已经发现了与Majorana费米子有相同行为的准粒子。特别是在二维拓扑超导体系中出现的涡旋元激发包含了零能量的Majorana准粒子,它们在交换操作下表现出非阿贝尔的统计性质,因而有望借以实现拓扑量子计算。文章系统地介绍了凝聚态物质系统中获得Majorana费米子的理论模型和物理实现,并进一步介绍了与之相关的拓扑量子计算的实现方法。     

浅谈电子统计的“可变性”

 长期以来,人们一直认为,诸如电子等同一类粒子组成的所谓全同粒子系统中,粒子间的相互作用的实现与量子统计规则有密切关系。由此,可把全同粒子分为两类:一类是费米子,具有强烈的排斥作用;另一类是玻色子,可以凝聚到能量最低态。实验发现,粒子的统计性与其自旋的大小之间具有深刻的联系。三维空间中,粒子自旋的大小只可能是整数（包括零）或半整数。当粒子的自旋是半整数时,它是费米子,服从费米统计;当粒子的自旋是整数或零时,它是玻色子,服从玻色统计,服从玻色或费米统计的粒子波函数在粒子的交换下是对称（+）或反对称（-）的,即 φ（x₁,x₂）=±φ（x₂,x₁） 电子的自旋为1/2,是半整数的,因此电子是费米子,服从费米统计,对于交换两个电子,波函数是反对称的.     

最新科技动态

费米子的玻色 爱因斯坦凝聚奥地利和美国的两个研究小组 ,取得了重大突破 ,都利用费米子而不是玻色子得到了玻色 爱因斯坦凝聚态物质 .费米子如电子具有半整数自旋 ,服从泡利不相容原理 ,任意两个费米子不可能处于同一个量子态上 .而对玻色子 ,自旋为整数 ,没有这一限制 ,因而     

实现费米原子凝聚的步伐

玻色子和费米子具有不同的统计力学行为 .玻色子比较“合群” ,当温度降到绝对零度 ,它们将共同占据最低的量子能态 .费米子“个性较强” ,即使是在Ｔ =0Ｋ ,它们也只能以每个能级两个粒子 (一个自旋向上 ,另一个向下 )的方式占据较低的那些量子能态 .一种原子 ,它究竟属于玻色原子还是费米原子 ,要看它所包含的费米子 (质子、中子和电子 )总数是偶数还是奇数 .1Ｈ ,4Ｈｅ ,7Ｌｉ ,2 3 Ｎａ ,85Ｒｂ ,87Ｒｂ和13 3 Ｃｓ中的费米子总数分别是 2 ,6 ,10 ,34,12 2 ,12 4和 188,因而是玻色原子 .3 Ｈｅ ,6Ｌｉ和40 Ｋ中的费米子总数分别是 5 ,9…     

代与额外Z0玻色子数的关系

三代标准模型的费米子不可能与一个额外的Z⁰玻色子在一个大统一模型中.包括三代费米的最小的大统一模型将包括两个额外Z⁰玻色子Georgi的关于重Dirac费米子的议论得到一个实现方式,这些就是新增加的费米子(不是bizarre的).Frampton的SU(9)与SU(7)模型在现有标度下的费米子是相同的.在这个破缺方式下质子衰变的困难可解决.     

超高精度实验证实光子是玻色子

美国的物理学家对现代物理学的基石——两种基本粒子(玻色子和费米子)遵从两种截然不同的统计行为这一原理,进行了一项极精确的检验.利用激光的实验证实光子遵从玻色-爱因斯坦统计.与以前的实验相比,这一结果使光子实际上是费米子的可能性减少了1000倍.物理学告诉我们,基本粒子分成两种基本类别:自旋值为整数的玻色子和自旋值为半整数的费米子.玻色子包括携带作     

我国科学家捕获马约拉纳费米子

<正>中国科学家在实验室里成功捕捉到物理学家寻找多年的神秘粒子——马约拉纳费米子。1937年,意大利物理学家埃托雷·马约拉纳首先预言,在自然界中可能存在一类特殊的费米子,这种正反粒子同体的特殊费米子就像是两兄弟站在一起照镜子,它们的反粒子就是自己本身,这种费米子被称为"马约拉纳费米子"。但是要捕捉到该粒子却非常的困难,在近80年来众多的科学家做了大量的研究工作,却一直都未找到马约拉纳费米子存在     

d维自由理想体系热力学性质的统一描述

对能谱为ε＝ａｐ＾ｔ型的自由理想系统进行统一物描述，导出ｄ维系统基本热力学函数的普遍青工，由它可迅速快地求得近独立费米子、玻色子和经典体系的所有热力学性质。     

Dyson玻色子展开与原子核的相互作用玻色子模型

根据修正的Jancovici-Schiff (MJS)代换关于玻色子描述可以用作原子核的费米子描述的中间步骤的观点, 本文把相互作用玻色模型(IBM)看作在这种中间步骤引用的一种近似. 文中针对同类价核子的"多-j"组态以及包含两体有效相互作用的费米子哈密顿量, 按照通常的玻色子展开选择出结构上比较简单的玻色子哈密顿量; 借此通过一个么正变换建立了从微观途径确定s, d玻色子及IBM哈密顿量的方法; 根据MJS代换给出了把IBM态矢量变换为费米子态矢量的一般公式.