科学家利用数学证明曾经被认为不可能的新型粒子可能是真实存在的

研究人员发现了打破量子力学二型模型的新粒子行为。

来源:ZME科学
插图来自 Midjourney。
插图来自 Midjourney。

在量子世界中,宇宙遵循着非常奇怪的规则,即使是最小的构造块也常常违背直觉。现在,莱斯大学和马克斯·普朗克的物理学家团队提出了更令人吃惊的事情:可能存在违背费米子和玻色子传统二分法的粒子,它们无法整齐地融入其中。

他们的研究挑战了量子力学的基本原理,并指出了“准粒子”的可能存在,而“准粒子”这一类别长期以来被认为是不可能的。

量子鸿沟:玻色子、费米子及其他

近一个世纪以来,物理学家一直依靠一种简单的区别来对粒子进行分类。玻色子和光子一样,愉快地堆积在同一个量子态中,从而产生了激光和超流体等现象。另一方面,费米子和电子一样,都是孤狼。受泡利不相容原理支配,它们拒绝共享量子态——这种行为决定了元素周期表的结构和物质的坚固性。

电子

“这也是为什么你坐下时不会直接穿过椅子的原因,”莱斯大学物理学家、这项研究的合著者卡登·哈扎德 (Kaden Hazzard) 解释说。

但哈扎德和他的合作者王志远使用高等数学来表明这种二元观点可能不完整。“我们确定,我们以前从未知道过的新型粒子是可能的,”哈扎德说。

准粒子——最早在 20 世纪 50 年代被提出——一直是量子力学中一个诱人的想法。然而,几十年来,它们要么被视为数学奇闻,要么被视为玻色子和费米子的伪装版本,因此一直被人们忽略。只有一个例外,即所谓的任意子,这种准粒子被接受。但任意子只存在于特殊的二维世界中,这限制了它们的物理意义。

任意子

野外的准粒子?

量子力学

研究结果发表在《自然》杂志上。

自然 自然