兩個獨立的研究團隊已經發現了一個重大的科學突破,他們已經發現了「第四維度」。
兩個團隊已經證明了第四空間維度的存在
自從愛因斯坦1905年提出相對論以來,第四個維度通常意味著時間。
但是,美國和歐洲的兩支球隊展示了第四種空間維度的存在。
來自賓夕法尼亞州立大學的Mikael Rechtsman說:「物理上,我們沒有4D空間系統,但是我們可以利用這個低維繫統來訪問4D量子霍爾物理,因為高維繫統是編碼在結構的複雜性上的。
「也許我們可以在更高維度上提出新的物理,然後設計出能夠在低維度上利用高維物理學的設備。」
在外行人的術語中,3D物體投射2D陰影,所以4D物體即使4D物體是不可感知的,也應該投射3D陰影。
這兩個團隊創建了兩個定製設計的二維實驗來生成量子霍爾效應的實例,它限制了電子的運動,使我們能夠感知和測量它們。
研究這一效果的研究人員成功獲得了2016年諾貝爾物理學獎,並獲得了3個諾貝爾獎,用於實驗和理論研究。
這種效應通常表現為兩種材料之間的邊界,電子只能在二維空間中運動。
當磁場以90度的線向二維平面產生時,它改變了流經它的電子的行為。
這可以通過降低溫度和增加環境中的電壓來進一步控制。
電壓越大,電場越大,量子力學的作用就越大。
原因是磁場產生的力與運動的方向成直角,即洛倫茲力,它會偏離電子。
但是在低溫和很大的磁場中,量子力學開始扮演一個角色,這意味著電壓不再持續增加,而是在離散的步驟中跳躍。
歐洲研究小組將超冷原子靠近絕對零度,然後將其放置在用雷射製造的二維晶格中。
然後,他們「興奮地」使用額外的雷射讓他們再次移動。
美國研究小組用一組玻璃發射了一束雷射,以模擬電場對帶電粒子的影響。
這兩個團隊創建了兩個定製設計的二維實驗
來自德國路德維希馬克西米利安大學的歐洲研究人員之一麥可·洛斯說:「我認為這兩個實驗是相輔相成的。」
量子霍爾效應可以理解為拓撲現象。
拓撲學的一個例子是描述一個物體有多少個洞,以及它能在不切割的情況下改變多少個形狀。
類似的定律對電子的量子霍爾效應負責,因為電子只能沿著拓撲定義的路徑運動。
量子霍爾效應可以理解為拓撲現象
從數學上講,20年前,類似的拓撲效應也應該出現在四個空間維度上。
理論物理研究所的教授Oded Zilberberg說:「然而,當時這更像是科幻小說。
「現在,這些實驗還遠遠沒有得到任何有用的應用。」
物理學家現在不僅可以在紙上進行研究,而且可以在實驗中發現,在我們通常的三維世界中,在四個或更多維度中出現的現象。
在金屬合金中,准晶體是一個例子,在三維中,它實際上表現出規律的模式。
文章來源: https://www.twgreatdaily.com/cat51/node1792548
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