Учёные подтвердили наличие частиц нового типа, которые не соответствуют принципам квантовой механики

Физики из Университета Райса прибегли к математическим методам, чтобы теоретически обосновать существование частиц, которые не являются ни бозонами, ни фермионами. Работа, результаты которой были опубликованы в журнале Nature, проводилась под руководством профессора физики и астрономии Кейдена Хаззарда в сотрудничестве с бывшим аспирантом Чжиюанем Ваном.

«Нами выявлены совершенно новые категории частиц, о которых ранее не было известно», — отметил Хаззард, доцент кафедры физики и астрономии.

Согласно традиционным положениям квантовой механики, все известные частицы классифицировались либо как фермионы, либо как бозоны, в зависимости от их поведения при взаимодействии с другими частицами в специфических квантовых состояниях. Бозоны могут сосуществовать в бесчисленном множестве, а фермионы следуют принципу Паули, допускающему лишь одного фермиона в определённом состоянии.

«Данное поведение объясняет всю структуру периодической таблицы элементов. Именно поэтому стул не проваливается под вами, когда вы на него садитесь», — поясняет Хаззард.

В 1950-е годы была выдвинута теория квартипар, но к 1970-м считалось, что математические исследования доказали: они являются просто необычными формами бозонов или фермионов. Исключение представляли анионы — частицы, что встречаются только в двумерной плоскости.

С помощью уравнения Янга-Бакстера и других математических инструментов, Хаззард и Ван теоретически обосновали возможность существования квартипар. Их изучение было сфокусировано на возбуждениях в конденсированных системах, как, например, магнитах, что позволило показать, как могут возникать такие частицы в природе.

Было установлено, что, в отличие от фермионов или бозонов, квартипары демонстрируют уникальные свойства при обмене позициями, сопровождаемые изменением их внутренних состояний.

Данное открытие может найти применение в сфере квантовой информатики и вычислительных технологий, например, для безопасной передачи информации за счёт манипуляции внутренними состояниями частиц. Однако на данный момент практическое использование находится на стадии теоретических разработок и гипотез.

«Не знаю, к чему это приведёт, однако уверен, что будет невероятно интересно это выяснить», — заключил Хаззард.

Источник: iXBT