ฟิสิกส์กล่าวว่าอนุภาคควอนตัมเหล่านี้ไม่มีอยู่จริง ตอนนี้คณิตศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่าสามารถทำได้

นักฟิสิกส์ชื่อดัง Richard Feynman ขึ้นชื่อว่าเคยกล่าวไว้ว่า "ฟิสิกส์คือคณิตศาสตร์ ส่วนเซ็กส์คือการช่วยตัวเอง" เขาเปรียบเทียบอะไรกันแน่ เขาไม่ได้ชี้แจง แต่ถ้าเป็นเช่นนั้นเป็นอะไรที่ต้องผ่านไป เขาคงหมายถึงว่าคณิตศาสตร์มักจะเป็นเช่นนั้น-และดีกว่าที่ต่อหน้า-

ตัวอย่างเช่น: ฟิสิกส์บอกเราว่าอนุภาคทั้งหมดสามารถจำแนกได้เป็นสองประเภท คือโบซอนหรือเฟอร์มิออน ขึ้นอยู่กับอนุภาคเหล่านั้นคุณสมบัติและพฤติกรรม- แต่คณิตศาสตร์บอกว่านั่นไม่ใช่เรื่องราวทั้งหมด อย่างน้อยก็จากการศึกษาใหม่

“เราพิจารณาแล้วว่าอนุภาคชนิดใหม่ที่เราไม่เคยรู้มาก่อนนั้นเป็นไปได้” คาเดน ฮาซซาร์ด รองศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยไรซ์และผู้เขียนร่วมของรายงานฉบับใหม่กล่าวคำแถลงเกี่ยวกับการค้นพบ

จริงๆ แล้วนี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่มีการเสนอแนะการมีอยู่ของ "อนุภาคพาราสถิติ" หรือ "อนุภาคพาราพาร์ติเคิล" ตามที่เรียกกันสั้นๆ แท้จริงแล้ว "พาราสถิติศาสตร์และการไม่มีตัวตนที่ชัดเจนในธรรมชาติ ได้รับการพูดคุยกันตั้งแต่รุ่งอรุณของกลศาสตร์ควอนตัม" บทความดังกล่าวตั้งข้อสังเกต

“ทฤษฎีพาราสถิตศาสตร์ที่เป็นรูปธรรมข้อแรกถูกเสนอและตรวจสอบโดยกรีนในปี 1953” ผู้เขียนเขียน “ทฤษฎีนี้ได้รับการศึกษาในรายละเอียดในเวลาต่อมา และโดยทั่วไปและเข้มงวดยิ่งขึ้นภายในกรอบของทฤษฎีสนามควอนตัมเชิงพีชคณิต”

แต่น่าเสียดายที่ความคิดนี้กลับกลายเป็นเป็ดง่อย ไม่ใช่ว่าอนุภาคพาราพาร์ติเคิลไม่มีหรือไม่สามารถมีอยู่ได้ ซึ่งไม่เป็นไร แต่ปัญหาอยู่ที่ว่าไม่สำคัญไม่ว่าพวกเขาจะทำหรือไม่ก็ตาม

“งานเหล่านี้ไม่ได้ตัดทอนการมีอยู่ของอนุภาคพาราพาร์ติเคิลในธรรมชาติ” บทความอธิบาย “แต่นำไปสู่ข้อสรุปว่า ภายใต้สมมติฐานบางประการ ทฤษฎีใดๆ ของอนุภาคพาราพาร์ติเคิล […] ไม่สามารถแยกความแตกต่างทางกายภาพจากทฤษฎีเฟอร์มิออนและโบซอนธรรมดาได้ ดูเหมือนว่าสิ่งนี้จะขจัดความจำเป็นในการพิจารณาทฤษฎีพาราพาร์ติเคิล เนื่องจากมีการคาดการณ์ทางกายภาพเหมือนกับทฤษฎีอนุภาคธรรมดาทุกประการ”

มากสำหรับแนวคิดเรื่องพาราพาร์ติเคิล – หรือดูเหมือนเป็นเช่นนั้น แต่เมื่อ Hazzard และนักศึกษาที่สำเร็จการศึกษาแล้ว Zhiyuan Wang พิจารณาปัญหาผ่านเลนส์ทางคณิตศาสตร์ พวกเขาไม่เพียงแต่พบว่าอนุภาคที่ไม่สำคัญเท่านั้นสามารถมีอยู่จริง แต่พวกเขายังคิดออกด้วยว่าพวกมันอาจปรากฏขึ้นที่ใดในธรรมชาติ เช่น ภายในฟลักซ์แม่เหล็ก

“อนุภาคไม่ได้เป็นเพียงสิ่งพื้นฐานเหล่านี้” Hazzard กล่าว “สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญในการอธิบายเนื้อหาด้วย”

อย่างที่คุณคาดไว้ อนุภาคพาราพาร์ติเคิลเหล่านี้จะแปลก แม้ว่าจะพิจารณาถึงความแปลกประหลาดทั่วไปของฟิสิกส์ควอนตัมก็ตาม “สถิติการแลกเปลี่ยนของพวกมันสามารถสังเกตได้ทางกายภาพ และแตกต่างจากเฟอร์มิออนและโบซอนอย่างเห็นได้ชัด” รายงานระบุ

เช่นเดียวกับ Quasiparticles ใหม่ที่น่างงงวยซึ่งการค้นพบนี้ก็เช่นกันผู้เขียนเขียนว่า "แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของอนุภาคควอซิปิเคิลชนิดใหม่ในระบบสสารควบแน่น และหากเป็นการคาดเดามากกว่านั้น ศักยภาพของอนุภาคมูลฐานประเภทที่ไม่เคยพิจารณามาก่อน"

มันน่าตื่นเต้น แต่มันเป็นเพียงก้าวแรกเท่านั้น ทฤษฎีนี้นำไปสู่จุดใด หรือแม้แต่เส้นทางที่เป็นไปได้ในการไปถึงจุดนั้น ยังคงต้องได้รับการพิจารณา - ณ ขณะนี้ เรายังไม่รู้คำถามด้วยซ้ำ ไม่ต้องพูดถึงคำตอบเลย

“นี่เป็นการวิจัยข้ามสาขาวิชาที่เกี่ยวข้องกับฟิสิกส์ทฤษฎีและคณิตศาสตร์หลายสาขา” Wang ซึ่งปัจจุบันเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่สถาบัน Max Planck แห่ง Quantum Optics ในเยอรมนีกล่าว แต่ "เพื่อให้เกิดอนุภาคคู่ขนานในการทดลอง เราต้องการข้อเสนอทางทฤษฎีที่สมจริงกว่านี้" เขากล่าวเสริม

ไม่ว่าทฤษฎีจะพาพวกเขาไปที่ใด การเดินทางก็ควรค่าแก่การดู

“ผมไม่รู้ว่ามันจะไปอยู่ที่ไหน” ฮาซซาร์ดกล่าว “แต่ฉันรู้ว่ามันน่าตื่นเต้นมากที่ได้รู้”

บทความนี้ตีพิมพ์ในวารสารธรรมชาติ-