Takowe nie byłyby zaliczane ani do grona cząstek tworzących materię ani nośników oddziaływań. Oznaczałoby to konieczność wyznaczenia trzeciej grupy, w czym postanowił pomóc Kaden Hazzard z Uniwersytetu Rice’a. Wspólnymi siłami naukowcy przeprowadzili badania, które zaowocowały powstaniem publikacji zamieszczonej na łamach Nature.
Czytaj też: Dwa rodzaje elektronów zaczęły współpracować w nadprzewodniku. To droga do nowych stanów kwantowych
Kluczowym wnioskiem płynącym z jej lektury jest to, że te nieodkryte jeszcze paracząstki mogłyby tworzyć różnego rodzaju materiały o dziwacznych właściwościach. Sprawą zainteresował się też Markus Müller, który już wcześniej prowadził badania w tym zakresie. W jego przypadku inspiracją do działania było jednak coś innego. Idea mechaniki kwantowej zakłada bowiem, że obiekt lub obserwator może znajdować się w wielu miejscach jednocześnie, a Müller postanowił odnieść tę zależność do wizji istnienia paracząstek.
Fizyka wyróżnia dwie główne kategorie cząstek, czyli fermiony oraz bozony. W przypadku pierwszych, jeśli zamienimy miejscami dwa fermiony, ich stan kwantowy zyska znak minus. W praktyce oznacza to, iż dwa fermiony nie mogą znajdować się w tym samym miejscu w tym samym czasie. Nie można ich też ściskać w nieskończoność. W rzeczywistości warunkuje to całe nasze istnienie.
Paracząstki miałyby stanowić trzeci rodzaj cząstek kwantowych, odrębnym od bozonów i fermionów
Ale gdy mówimy o bozonach, to takie ograniczenie nie występuje. W praktyce oznacza to, iż dowolna liczba cząstek światła może znajdować się w tym samym miejscu. A jeśli zamienimy miejscami dwa bozony, to ich stan kwantowy pozostaje niezmienny. Pojawia się jednak pytanie: czy dwie wymienione grupy są jedynymi, które mogą istnieć w otaczającym nas świecie? Wydaje się, że niekoniecznie.
Jak sugerują badacze stojący za najnowszymi doniesieniami w tej sprawie, paracząstki mogłyby powstać w efekcie wielu zmian wewnętrznego stanu w konsekwencji zamiany miejsc cząstek. Z punktu widzenia kwantowej magii powinno to być dopuszczalne, ale dla matematyków poszukujących konkretnego opisu paracząstki okazało się to wielkim wyzwaniem. A kiedy już wydawało się dochodzić do przełomu, to z czasem wychodziło na jaw, że modele nowych cząstek kwantowych są po prostu mieszankami bozonów i fermionów.
Czytaj też: XFEL przesuwa granice nauki. Attosekundowe impulsy mogą zmienić chemię i fizykę na zawsze
W latach 80. ubiegłego wieku Frank Wilczek opisał anyony, których nie dało się przypisać ani do bozonów, ani do fermionów. Co więcej, ich istnienie ograniczało się do zaledwie dwóch wymiarów. Mimo to, wzbudzają zainteresowanie fizyków ze względu na możliwość ich praktycznego wykorzystania. Gdyby jednak istniały paracząstki trójwymiarowe, to przełom byłby zdecydowanie większego kalibru.
A naukowcy stojący za ostatnimi ustaleniami w tej sprawie twierdzą, iż taki scenariusz jest daleki od niemożliwego. Paracząstki miałyby wykazywać zarówno “zwykłe” właściwości, takie jak ładunek i spin, ale dodatkowo zapewniać też szereg ukrytych cech. Zdaniem fizyków mogłyby to być kwazicząstki spotykane w formie energetycznych drgań występujących w niektórych materiałach kwantowych.