Учёные предположили существование двух новых типов частиц в одномерном пространстве
Японские и американские физики-теоретики предложили модель, согласно которой ограничение необычных частиц — анионов — одномерным пространством может заставить их принять одну из двух новых форм. Это открытие, пока существующее в виде теории, способно изменить фундаментальные представления о взаимодействии частиц и физике Вселенной.
Долгое время считалось, что все частицы в трёхмерном пространстве делятся строго на две категории: фермионы (например, электроны и кварки), которые не могут занимать одно и то же место, и бозоны (частицы-переносчики взаимодействий), способные проходить друг сквозь друга. «Почему нет других?» — этот вопрос, заданный физиком Томасом Бушем из Института науки и технологии Окинавы (OIST), лежит в основе нового исследования.
Полвека назад теоретики предположили, что в двумерных пространствах статистика поведения частиц меняется, что приводит к появлению третьей группы — анионов, которые не являются ни бозонами, ни фермионами. Эксперименты последних лет подтвердили их существование. Теперь же команда под руководством Буша совместно с коллегами из Университета Оклахомы сделала следующий шаг, изучив поведение анионов в одном измерении.
В одномерном пространстве частицы не могут обойти друг друга, что делает их взаимодействие неизбежным. Эта вынужденная «социальность» позволяет по-новому классифицировать анионы. Исследователи выяснили, что в таких условиях анионы можно разделить на бозоноподобные и фермионоподобные. Более того, они определили фактор, контролирующий это сходство, и показали, что наблюдать за частицами можно, измеряя распределение их импульсов — своего рода «отпечаток пальца» частицы.
«Подобно бозонам и фермионам, бозонные анионы и фермионные анионы имеют разную статистику обмена», — пишут учёные в своей статье, в журнале Physical Review A.
Хотя работа носит теоретический характер, необходимые для её проверки экспериментальные установки уже существуют. Это открывает путь к новым открытиям в области парастатистики — исследований, выходящих за рамки бинарного деления частиц. «Мы очень рады увидеть, какие будущие открытия будут сделаны в этой области и что они смогут рассказать нам о фундаментальной физике нашей Вселенной», — добавил Томас Буш.