Kvantna mehanika je dugo klasificirala čestice u samo dvije različite vrste: fermione i bozone.
Sada su fizičari sa Univerziteta Rice u SAD otkrili da bi treći tip ipak bio moguć, barem matematički govoreći. Poznate kao paračestice, njihovo ponašanje moglo bi implicirati postojanje elementarnih čestica koje niko nikada nije razmatrao, piše Science Alert.
"Utvrdili smo da su moguće nove vrste čestica za koje prije nismo znali", kaže Kaden Hazzard, koji je s koautorom Zhiyuanom Wangom formulirao teoriju da pokaže kako objekti koji nisu fermioni ili bozoni mogu postojati u fizičkoj stvarnosti bez 'sukoba' s poznatim zakonima.
Fermioni obuhvaćaju temeljne čestice koje 'grade' atome, poput elektrona i kvarkova. Preciznije rečeno, oni imaju svojstvo koje ih sprječava da zauzmu identična kvantna stanja, učinkovito osiguravajući da dva podudarna fermiona ne mogu ispuniti isti prostor.
"Ovo je ponašanje odgovorno za cijelu strukturu periodnog sistema", kaže Hazzard. "To je i razlog zašto jednostavno ne prođete kroz stolicu kada sjednete."
Bozoni su definirani drugačijom mjerom od ove osobine koja im omogućuje da prolaze jedan kroz drugog poput duhova u hodniku.
Obično djelujući kao prijenosnici sile poput fotona i gluona, bozoni posreduju u interakcijama na načine koji guraju i povlače fermione u sve, od protona do dikobraza, krompira i planeta.
Postoji jedna značajna iznimka od ovog strogog pravila segregacije kvantnog stanja. Ograničeni na samo dvije dimenzije, neki materijali mogu izazvati ponašanje nalik česticama koje krši statističke zakone koji se očekuju od fermiona i bozona, učinkovito dopuštajući jedinstvenu zamjenu kvantnih stanja.
Poznate kao anyons, ove tehničke rupe ne mogu se proširiti u trodimenzionalni prostor našeg Svemira i stoga je malo vjerovatno da će biti predstavljene bilo kakvim vjerodostojnim temeljnim česticama koje tek trebamo otkriti. Manje novi prolaz u kvantnom hardveru; više su kao novi privjesak za ključeve koji možete pokupiti na pultu.
Ipak, to nikada nije spriječilo teoretske fizičare da petljaju s kvantnim opisima hipotetskih čestica kako bi vidjeli što preživljava, radeći u polju zvanom parastatistika. Iako je to čin čisto matematičkog izražavanja, to može otkriti dublje istine o tome jesu li fermioni i bozoni uistinu sve što postoji, i ako jesu, zašto.
Od svog početka, početkom do sredine 20. stoljeća, parastatistika nije uspjela pronaći ništa što ne može pasti u fermionske ili bozonske kutije. Zapravo, kako su se kvantne teorije razvijale tokom vremena, postajalo je sve jasnije da se svaka teorija razvijena kroz parastatistiku neće moći razlikovati od svemira sa samo fermionima i bozonima.
Wang i Hazzard misle da su otkrili razlog za neslaganje. Uvođenjem drugog koraka kvantizacije koji se razlikuje od prijašnjih metoda, pokazali su da kolektivno ponašanje u materijalima može dovesti do čestica koje se ponašaju pomalo poput anyonsa čak i dok skreću za uglovima u trodimenzionalnom svemiru manje-više identičnom našem.
Koncept je daleko od mapiranja puta do potpuno nove klase čestica, služeći samo da pokaže da možda još ne želimo zatvoriti knjigu o toj mogućnosti.
"Da bismo realizirali paračestice u eksperimentima, potrebni su nam realističniji teorijski prijedlozi", kaže Wang.
Ipak, poznavanje hardvera standardnog modela kvantne fizike tek treba osigurati bilo šta za opću relativnost i nema mjesta za cigle tamne tvari ili jednako tajanstvene izvore tamne energije , pa se isplati imati planove za širenje.
