Математика указала на возможность невозможных частиц

Квантовая механика делит все наблюдаемые частицы на две группы: бозоны и фермионы. Авторы нового исследования, физики из США, исследовали с помощью математических инструментов вероятность существования третьей группы частиц. И пришли к выводу, что такая возможность присутствует. Открытие новых элементарных частиц может быть использовано в квантовых вычислениях и связи.

Бозоны и фермионы отличаются друг от друга поведением в присутствии других частиц. Бозоны способны находиться в одном квантовом состоянии в неограниченных количествах, тогда как для фермионов это невозможно. В 30-40-х годах прошлого века ученые начали размышлять над тем, существуют ли другие типы частиц. В 1953 году была сформулирована квантовая теория таких парачастиц. Однако в 70-х математические расчеты показали, что парачастицы — это, на самом деле, те же бозоны или фермионы. Исключением стали только анионы, экзотический тип частиц, существующих всего в двух измерениях.

Однако математические теории 70-х были основаны на предположениях, которые в физических системах не всегда подтверждались, рассказывает EurekAlert. Воспользовавшись решением уравнения Янга — Бакстера, которое описывает взаимообмен частиц, а также другими математическими инструментами, физики Каден Хаззард и Ван Чжиянь из Университета Райса решили доказать, что парачастицы могут теоретически существовать и быть полностью совместимы с хорошо известными физическими ограничениями.

Для того чтобы описать конкретный пример того, как парачастицы возникают в природе, ученые обратились к возбуждениям в системах конденсированного вещества. С помощью сложных математических инструментов вроде алгебры Ли, алгебры Хопфа, теории представлений и диаграмм тензорных сетей ученые смогли выполнить абстрактные алгебраические вычисления и разработали модели систем конденсированного вещества, в которых возникают парачастицы.

Они показали, что в отличие от фермионов и бозонов, парачастицы ведут себя странным образом: меняя свое положение, они параллельно меняют и свое внутреннее состояние.

Созданные учеными модели позволяют лучше понять многие физические феномены, возникающие в системах парачастиц. Дальнейшее развитие этой теории может привести к разработке экспериментов, позволяющих обнаружить парачастицы в возбуждениях систем конденсированного вещества.

Английские ученые смогли в прошлом году разработать модель, которая описывает не только взаимодействия фотона и источника излучения, но и движение энергии этого взаимодействия на больших дистанциях. Попутно им удалось визуализировать сам фотон.

Источник: vk.com

Комментарии: