مطالعه جدید نشان داد: نوع سوم و «غیرممکن» ماده شاید وجود داشته باشد
این نظریه نشان می‌دهد از لحاظ ریاضیاتی، آنیون‌ها می‌توانند در دنیایی ۳ بُعدی، مشابه دنیای ما، وجود داشته باشند.
در دیجیاتو ثبت‌نام کنید
جهت بهره‌مندی و دسترسی به امکانات ویژه و بخش‌های مختلف در دیجیاتو عضو ویژه دیجیاتو شوید.
عضویت در دیجیاتوتازههای تکنولوژی
مکانیک کوانتومی مدت‌هاست ذرات را به 2 نوع تقسیم می‌کند: فرمیون‌ها و بوزون‌ها. فیزیک‌دانان دانشگاه رایس در آمریکا دریافته‌اند شاید نوع سوم ماده نیز وجود داشته باشد؛ حداقل به‌صورت ریاضیاتی. رفتار این ذرات که پاراذره (Paraparticle) نامیده می‌شوند، ممکن است دلالت بر وجود ذره‌هایی داشته باشند که هیچ‌کس تابه‌حال تصورشان نکرده بود.
کِیدن هازارد (Kaden Hazzard) و ژی‌یوان وانگ (Zhiyuan Wang) نظریه‌ای ارائه کرده‌اند که نشان می‌دهد ذراتی که فرمیون یا بوزون نیستند، می‌توانند بدون شکستن قوانین شناخته‌شده فیزیک در دنیای واقعی وجود داشته باشند.
فرمیون‌ها شامل ذرات بنیادینی هستند که ذرات اتم‌ها (مانند الکترون‌ها و کوارک‌ها) را می‌سازند. این ذرات خاصیتی دارند که باعث می‌شود نتوانند حالت‌های کوانتومی مشابهی را اشغال کنند؛ به‌عبارت‌دیگر، هیچ 2 فرمیون مشابهی نمی‌توانند فضای واحدی را پر کنند. این رفتار باعث ایجاد اتم‌های جدول تناوبی می‌شود.
بوزون‌ها خاصیتی برعکس دارند و می‌توانند مانند روح از دل یکدیگر عبور کنند. بوزون‌ها (مانند فوتون‌ها و گلوئون‌ها) در نقش حاملان نیرو عمل می‌کنند و فرمیون‌ها را وارد همه‌چیز، از پروتون‌ها تا حیوانات و گیاهان، می‌کنند.
نوع سوم ماده چیست؟
استثنایی برای این قاعده تفکیک حالت کوانتومی وجود دارد؛ ذراتی محدود به ۲ بُعد وجود دارند که موجب رفتاری ذره‌ای‌شکل می‌شوند که قوانین آماری موردانتظار از فرمیون‌ها و بوزون‌ها را می‌شکند؛ به‌این‌ترتیب، یک مبادله منحصربه‌فرد حالت‌های کوانتومی شکل می‌گیرد.
این استثناهای فنی که آنیون (Anyon) نام دارند، نمی‌توانند در فضای ۳ بُعدی جهان ما وجود داشته باشند و بعید است هیچ‌کدام از ذراتی که در آینده کشفشان می‌کنیم، چنین خاصیتی داشته باشند.
این موجب نشده فیزیک‌دانان نظری به توصیف کوانتومی این ذرات فرضی نپردازند. این حوزه مطالعاتی «پارا-آمار» (Parastatistics) نام دارد. گرچه این تلاش‌ها تماماً ریاضیاتی هستند، ممکن است منجر به آشکار شدن حقایقی عمیق درباره این پرسش شوند که آیا به‌جز فرمیون‌ها و بوزون‌ها ذرات دیگری وجود دارند یا نه و چرا.
مطالعات پارا-آمار از نیمه اول قرن بیستم آغاز شدند اما تا حالا نتوانسته‌اند چیزی پیدا کنند که در تقسیم‌بندی فرمیون و بوزون جا نگیرد. در حقیقت، با پیشرفت نظریه‌های کوانتومی روزبه‌روز روشن‌تر شده است که هر نظریه‌ای که درون پارا-آمار توسعه یافته باشد، از دنیایی که در آن فقط فرمیون‌ها و بوزون‌ها وجود دارند، متمایز نیست.
اما وانگ و هازارد می‌گویند دلیلی برای مخالفت با این باور پیدا کرده‌اند. آنها یک قدم کوانتش (روند گذار از فیزیک کلاسیک به کوانتوم) را به روش‌های قبلی اضافه کرده‌اند و نشان داده‌اند رفتارهای جمعی در مواد ممکن است منجر به ظهور ذراتی شوند که شبیه آنیون‌هایی در یک دنیای ۳ بُعدی تقریباً شبیه دنیای ما رفتار می‌کنند.
البته همچنان راه درازی مانده تا ثابت شود نوع سوم ماده وجود دارد اما این مفهوم نشان می‌دهد کنارگذاشتن این احتمال هنوز زود است.
وانگ می‌گوید برای کشف این ذرات در آزمایش نیاز به کارهای واقع‌گرایانه‌تری است اما ازآنجاکه می‌دانیم مدل استاندارد فیزیک کوانتومی جایی برای نسبیت عام، ماده تاریک و انرژی تاریک ندارد، خوب است که فیزیک‌دانان نقشه‌هایی برای نظریه‌ای بزرگ‌تر داشته باشند.
هازارد و وانگ نتایج مطالعه خود را در ژورنال Nature منتشر کرده‌اند.
برای گفتگو با کاربران ثبت نام کنید یا وارد حساب کاربری خود شوید.