مکانیک کوانتومی مدت هاست که ذرات را فقط به دو نوع متمایز طبقه‌بندی کرده است: فرمیون‌ها و بوزون‌ها. اکنون فیزیکدانان دانشگاه رایس در ایالات متحده دریافتند که نوع سومی ممکن است دست کم از نظر ریاضی امکان پذیر باشد. رفتار آنها که به عنوان پاراذره شناخته می‌شوند، میتواند حاکی از وجود ذرات بنیادی باشد که هیچ‌کس تا به حال به آن توجه نکرده است.
کادن هازارد، که به همراه ژیوان وانگ، نویسنده همکارش نظریه ای را برای نشان دادن چگونگی وجود اجسامی که فرمیون یا بوزون نیستند، اما می‌توانند در واقعیت فیزیکی وجود داشته باشند بدون اینکه هیچ قانونی را زیر پا بگذارند، می گوید: «ما تشخیص دادیم که انواع جدیدی از ذراتی که قبلاً هرگز نمی شناختیم امکان پذیر است.»
فرمیون ها شامل ذرات بنیادی هستند که اتم ها را می سازند، مانند الکترون ها و کوارک ها. به عبارت دقیق‌تر، آنها دارای خاصیتی هستند که از اشغال حالت‌های کوانتومی یکسان جلوگیری می‌کند و به طور موثر تضمین می‌کند که هیچ دو فرمیون منطبق نمی‌توانند فضای یکسانی را پر کنند.
یک استثنا قابل توجه برای این قاعده سخت جداسازی حالت کوانتومی وجود دارد. برخی از مواد که فقط به دو بعد محدود می‌شوند، می‌توانند رفتاری ذره مانند ایجاد کنند که قوانین آماری مورد انتظار فرمیون‌ها و بوزون‌ها را زیر پا می‌گذارد و به طور موثر امکان مبادله منحصر به فرد حالات کوانتومی را فراهم می‌کند.
این حفره های فنی که به عنوان آنیون شناخته می‌شوند، نمی‌توانند در فضای سه‌بعدی کیهان ما گسترش یابند و بنابراین بعید به نظر می‌رسد که توسط ذرات بنیادی که هنوز کشف نکرده‌ایم نشان داده شوند. یک راهروی جدید کمتر در سخت افزار کوانتومی. آنها بیشتر شبیه یک جاکلیدی جدید هستند که می توانید از جلوی پیشخوان بردارید.
با این حال، این موضوع هرگز فیزیکدانان نظری را از دستکاری توصیف‌های کوانتومی ذرات فرضی برای دیدن آنچه که در حوزه‌ای به نام "پارا آمار"فعالیت می‌کنند، منصرف نکرده است. اگرچه یک عمل بیانی صرفاً ریاضی است، انجام این کار می تواند حقایق عمیق تری را در مورد اینکه آیا فرمیون ها و بوزون ها واقعاً تنها ذرات ممکن هستند، و اگر چنین است، چرا چنین است، آشکار کند.
از زمان آغاز به کار خود در اوایل تا اواسط قرن بیستم، پارا آمارها نتوانسته اند چیزی را پیدا کنند که در جعبه فرمیون یا بوزون قرار نگیرد. در واقع، همانطور که نظریه های کوانتومی در طول زمان توسعه یافتند، به طور فزاینده ای روشن شد که هر نظریه ای که از طریق آمارهای نیمه آماری ایجاد شود، از جهانی که فقط فرمیون ها و بوزون ها دارد، قابل تشخیص نیست.
وانگ و هازارد فکر می کنند که دلیلی برای مخالفت پیدا کرده اند. با معرفی مرحله دوم کوانتیزاسیون متمایز از روش های قبلی، آنها نشان داده‌اند که رفتارهای جمعی در مواد میتواند باعث ایجاد ذراتی شود که تا حدودی شبیه به هر یونی عمل می‌کنند، حتی زمانی که در یک جهان سه‌بعدی کمابیش یکسان با جهان ما می‌چرخند. این مفهوم به خوبی از ترسیم مسیری به یک کلاس کاملاً جدید از ذرات فاصله دارد و صرفاً نشان می دهد که ممکن است نخواهیم کتاب را در مورد این امکان ببندیم.
وانگ می‌گوید:
«برای درک ریز ذرات در آزمایش‌ها، به پیشنهادهای نظری واقعی تر نیاز داریم. با این حال، دانستن سخت افزار مدل استاندارد فیزیک کوانتومی هنوز چیزی برای نسبیت عام ذخیره نکرده است، و جایی برای آجرهای ماده تاریک یا چشمه های به همان اندازه اسرارآمیز انرژی تاریک ندارد، داشتن برنامه هایی برای گسترش این ابعاد میتواند ارزشمند باشد.»
📰این تحقیق در Nature منتشر شده است.
👤ترجمه: روزبه شریف زاده
📌Source
-
💎«Channel of Science is for all»💎