Noi calcule sugerează că ar putea exista un al treilea tip de particule

Mecanica cuantică a clasificat multă vreme particulele în doar două tipuri distincte: fermioni și bosoni. Dar noi calculce sugerează că ar putea exista un al treilea tip de particule.

Acum, fizicienii de la Universitatea Rice (SUA) au demonstrat că un al treilea tip de particule ar putea fi posibil, cel puțin din punct de vedere matematic. Cunoscut sub numele de paraparticule, comportamentul acestora ar putea implica existența unor particule elementare pe care nimeni nu le-a luat vreodată în considerare.

• Ce a descoperit Telescopul Spațial James Webb pe un super-Pământ topit?
• Astronomii au observat cum o stea neutronică adormită „s-a trezit la viață”

„Am descoperit că sunt posibile noi particule de care nu am știut niciodată”, spune Kaden Hazzard, care, împreună cu colegul său Zhiyuan Wang, a formulat o teorie pentru a demonstra cum ar putea exista obiecte care nu sunt nici fermioni, nici bosoni, fără a încălca legile cunoscute.

Fermioni și bosoni: Fundamentele particulelor

Fermionii includ particulele fundamentale care „construiesc” atomii, cum ar fi electronii și quarcurile. În termeni mai preciși, aceștia au o proprietate care împiedică ocuparea aceluiași spațiu cuantic de către două particule identice, garantând astfel structura tabelului periodic și asigurând faptul că nu trecem prin scaun când ne așezăm, explică Science Alert.

Pe de altă parte, bosonii sunt definiți printr-o proprietate diferită, care le permite să treacă unul prin celălalt, asemenea unor fantome într-un hol. De obicei, bosonii acționează ca purtători ai forțelor, cum ar fi fotonii și gluonii, care mediază interacțiuni ce modelează lumea, de la protoni la planete.

O excepție notabilă: anyonii. În spații restrânse la două dimensiuni, anumite materiale pot genera comportamente particulare ale particulelor care încalcă regulile statistice obișnuite ale fermionilor și bosonilor. Aceste particule, cunoscute sub numele de anyoni, permit o permutare unică a stărilor cuantice. Totuși, acest comportament nu se extinde în spațiul tridimensional al Universului nostru, ceea ce face ca anyonii să nu fie reprezentativi pentru particulele fundamentale autentice.

Căutarea unui alt tip de particule

De-a lungul timpului, fizicienii teoreticieni au explorat parastatisticile (descrieri matematice ipotetice ale particulelor) pentru a verifica dacă există alte posibilități dincolo de fermioni și bosoni. Deși aceste cercetări nu au descoperit încă ceva care să nu poată fi încadrat în cele două categorii, ele au aprofundat înțelegerea motivului pentru care Universul funcționează astfel.

Wang și Hazzard susțin însă că au identificat o cale de a contesta această concluzie. Prin introducerea unei etape suplimentare de cuantizare distinctă de metodele anterioare, ei au arătat că anumite comportamente colective ale materialelor pot genera particule care acționează similar cu anyonii, dar într-un univers tridimensional.

Deși teoria lor încă nu deschide o cale către descoperirea unui nou tip de particule, aceasta arată că ar trebui să rămânem deschiși la posibilitatea existenței lor.

„Pentru a realiza paraparticule în experimente, avem nevoie de propuneri teoretice mai realiste”, explică Wang.

Într-un Univers în care Modelul Standard al fizicii cuantice nu include explicații pentru gravitație, materia întunecată sau energia întunecată, deschiderea către noi posibilități este esențială pentru viitoare descoperiri.

Această cercetare a fost publicată în revista Nature.

Vă recomandăm să citiți și:

Anomalie misterioasă în câmpul magnetic al Pământului

Test de cultură generală. Luna este planetă?

În 2025, doi sateliți ai Agenției Spațiale Europene vor crea prima eclipsă de Soare artificială

Viitoarele misiuni interplanetare ar putea fi alimentate cu energie solară