Физика делит элементарные частицы на два основных типа: фермионы и бозоны. Фермионы следуют принципу запрета Паули, что определяет структуру вещества. Бозоны — например, фотоны или глюоны — благодаря возможности занимать одно квантовое состояние, переносят фундаментальные взаимодействия. Их принципиальное различие заключается в том, что происходит, когда две идентичные частицы меняются местами. В случае фермионов, например, квантовая волновая функция приобретает знак минус, то есть, их фаза сдвигается на пи. Бозоны же остаются неизменными, их фаза равна нулю, рассказывает EurekAlert.

Однако в низкоразмерных системах квазичастицы энионы (введенные физиками в 1977 году как обобщение фермионов и бозонов) приобретают произвольную промежуточную фазу между нулем и пи. В отличие от отдельных частиц, они не существуют независимо, а возникают как возбуждения в квантовых состояниях материи, подобно фононам, возникающим из колебаний твердых тел. До сих пор столь необычное поведение ученые наблюдали только в двумерных средах, однако, новое исследование впервые показало, что оно может возникнуть и в одномерном ультрахолодном бозонном газе.

«Примечательно то, что мы можем непрерывно менять статистическую фазу, что позволяет нам плавно переходить от бозонного к фермионному поведению», — сказал Судипта Дхар из Инсбрукского университета, один из авторов исследования.

Эксперимент, по словам ученых, открывает новые возможности для достижения точного контроля над экзотическими квантовыми состояниями в будущих исследованиях.

В прошлом году команда физиков ЦЕРН получила результаты крайне сложного эксперимента по расчету массы фундаментальной частицы W-бозона, открытой 40 лет назад. Они согласуются с предсказаниями стандартной модели элементарных частиц.