Mechanika kwantowa od dawna klasyfikuje cząstki na dwie główne kategorie: fermiony i bozony. Fermiony, takie jak elektrony i kwarki, tworzą strukturę materii, podczas gdy bozony, takie jak fotony, są odpowiedzialne za przenoszenie sił. Jednak nowa teoria zaprezentowana przez fizyków z Rice University sugeruje, że istnieje możliwość istnienia trzeciego rodzaju cząstek – tzw. paraparticles, czyli cząstek para.

Teoretycznie, ich istnienie nie naruszałoby znanych praw fizyki, co czyni tę hipotezę szczególnie intrygującą. Według badaczy Kaden Hazzarda i Zhiyuana Wanga, takie cząstki mogłyby powstawać w wyniku specyficznych procesów kwantowych w trójwymiarowym wszechświecie. Co ciekawe, różniłyby się one zarówno od fermionów, jak i bozonów, oferując nową perspektywę na budowę materii.

Fermiony posiadają właściwość, która uniemożliwia dwóm identycznym cząstkom zajmowanie tego samego stanu kwantowego, co leży u podstaw struktury tablicy Mendelejewa. Dzięki temu na przykład ludzie mogą siedzieć na krzesłach, zamiast przenikać przez nie. Bozony natomiast nie mają takiego ograniczenia i mogą „przechodzić” przez siebie nawzajem, co umożliwia oddziaływania siłowe, takie jak elektromagnetyczne.

Naukowcy od dawna zastanawiali się, czy istnieją cząstki, które nie pasują do klasycznych kategorii fermionów lub bozonów. W latach 80. odkryto tzw. anyony, cząstki występujące w ograniczonej przestrzeni dwuwymiarowej, które łamią tradycyjne zasady statystyki kwantowej. Jednak możliwość ich istnienia w trójwymiarowym wszechświecie była wykluczona.

Hazzard i Wang postanowili zgłębić ten temat, stosując nowe podejście matematyczne oparte na dwustopniowej kwantyzacji. Dzięki temu wykazali, że w pewnych układach materialnych mogą pojawiać się cząstki przypominające anyony, ale zdolne do funkcjonowania w trójwymiarowej przestrzeni.

Chociaż nowe obliczenia są obiecujące, nie stanowią jeszcze dowodu na istnienie paraparticles. Jak podkreśla Wang, „aby zrealizować tę koncepcję w praktyce, potrzebujemy bardziej realistycznych propozycji teoretycznych”. Niemniej jednak odkrycie to otwiera nowe drzwi w dziedzinie fizyki kwantowej i może pomóc lepiej zrozumieć, dlaczego świat składa się z fermionów i bozonów.

Znaczenie tej teorii wykracza poza samą fizykę kwantową. Może ona pomóc w rozwiązaniu innych zagadek wszechświata, takich jak ciemna materia czy ciemna energia, które wciąż pozostają niewyjaśnione.

Nowe podejście pokazuje, że mimo zaawansowanego rozwoju modeli kwantowych nadal istnieje przestrzeń na odkrycia, które mogą zrewolucjonizować nasze rozumienie wszechświata.

Źródło: Science Alert