На протяжении ста лет все известные частицы имели только две идентичности: бозоны, фермионы.

Бозоны могут быть сложены друг на друга в бесконечном количестве чисел, в то время как фермионы не могут сосуществовать в квантовом состоянии. Лазер опирается на бозоны, а электронная оболочка — на фермионы. Это самый фундаментальный раскол квантовой механики.

Но теперь кто-то нашел «третью частицу». Имя:类粒子 (парачастицы)。

Ни бозоны, ни фермионы.

Это не чистая частица материи и не силовая среда, а скрытое состояние, существование которого квантовая механика допускает, но так и не обнаружила. Они могут жить внутри материала, существуя в своеобразной коммутативной симметрии. У них есть «скрытые внутренние переменные», которые меняются местами не только с положительным или отрицательным знаком, но и с изменением всей структуры.

Эта теория была предложена не каким-то причудливым философом, а командой Цзыюань Вана из Института квантовой оптики Макса Планка в Германии.

事情开始于2021年，他当时还只是Rice大学的一名研究生。一次偶然的数学推导，让他意识到自己可能撞上了物理学中被遗忘的一角。

В то время он поделился этой идеей со своим наставником Кейденом Хаззардом. Первая реакция другой стороны была: «Я не уверен, что эта вещь надежна, но если вы действительно верите в это, просто отложите все остальное и сделайте все возможное, чтобы сделать это». ”

Три года спустя они действительно опубликовали свои статьи.

Опубликованная в журнале Nature, теория строга, математика замкнута, а физическая картина ясна. Более того, она разрушает то, что считалось предрешенным: теорему DHR.

1970年代，Doplicher–Haag–Roberts提出了一系列数学框架，证明在满足“局域性”和“三维空间”假设的情况下，В природе могут существовать только бозоны и фермионы。

Это почти «блокировало» частицеподобные их физическую легитимность на протяжении десятилетий.

Но команда Вана обнаружила, что предположения DHR были гораздо более суровыми, чем люди думали. В частности, тезис о «полной неразличимости» не обязательно справедлив в определенных наложенных состояниях.

Их частицеподобная модель отказывается от абсолютного требования «отсутствия различий», то естьЕсли два наблюдателя обмениваются информацией, они могут сказать, произошла ли замена частицей。

Вот где находится переломный момент.

Традиционный обмен частицами не повлияет на экспериментальные статистические результаты, но после обмена частицами они «свяжут» скрытые свойства друг друга. Эти свойства не могут быть обнаружены сами по себе, но корреляция данных между несколькими наблюдателями может раскрыть эту информацию.

Это ставит частицу-подобную в интересное положение:

Это не случайная куча, как бозоны, и не взаимоисключающие, как фермионы.

Скорее, он конечен и суммируется.

Можно немного нагромождать, но если нагромождать больше, то он «лопнет» и придется переходить в новое состояние. Сколько их можно уложить, зависит от деталей модели. Каждый тип частиц имеет разную степень скученности.

Физики привыкли к биполярному миру. Теперь необходимо вставить золотую середину.

Теории предсказывают, что эти частицы классаЧаще всего появляется в виде «квазичастицы» в некоторых экзотических материалах。 То есть они являются проявлением коллективного возбужденного состояния в материальных, а не свободных частицах. Подобно фононам, экситонам и анионам, это «второе поколение частиц», попавших в лабораторию.

Frank Wilczek在1980年代提出的任意子，如今已在量子霍尔材料中被证实存在，甚至被应用于容错量子计算的架构中。

Матрица с ридберговскими атомами.Это одна из самых мощных платформ квантового моделирования, использующая экстремально усиленные орбиты внешних электронных переходов атомов для достижения чрезвычайно высоких откликов на электрические поля. Такие системы уже используются для моделирования анионов и могут стать основным полем битвы за реализацию частицоподобных объектов.

Самое удивительное, что команда Маркуса Мюллера, еще одного исследователя, работает над частицами почти в одно и то же время. Они избрали другой подход — переосмыслили ограничения DHR и определили «неразличимость» с точки зрения многочисленных наблюдателей квантовой суперпозиции, что, в свою очередь, «исключило» возможность существования частиц.

Теории двух сторон не противоречат друг другу, а дополняют друг друга.

С точки зрения физических образов, образы, подобные частицам, больше похожи на динамическую сеть взаимодействий. Смена позиций – это не знак минус, а как апгрейд операционной системы, который влияет не только на самих участников, но и на ряд последующих эволюций.

Это облегчает описание определенных моделей квантовых фазовых переходов, структур запутанных состояний и, возможно, в структурах, подобных частицам.

Даже, это возможноРодился новый класс квантовых материалов。 И он трехмерный, в отличие от аниона, который может жить только в двух измерениях.

Это значит, что ониБольше шансов на попадание в инженерные приложения。 Например, материалы, спроектированные со свойствами, подобными частицам, могут проявлять поведение, которое невозможно с материалами бозона или фермиона, с точки зрения плотности состояний, спиновой связи и переноса заряда.

Раньше мы сжимали мир в две коробки: вы можете либо складывать, либо нет. Теперь шов между двумя коробками открылся швом.