La mecánica cuántica ha clasificado durante mucho tiempo las partículas en sólo dos tipos distintos: fermiones y bosones.
Ahora, físicos de la Universidad Rice en Estados Unidos han descubierto que, después de todo, podría ser posible un tercer tipo, al menos matemáticamente hablando. Conocidas como parapartículas, su comportamiento podría implicar la existencia de partículas elementales que nadie ha considerado nunca.
“Determinamos que son posibles nuevos tipos de partículas que nunca antes habíamos conocido”. dice Kaden Hazzard, quien junto con el coautor Zhiyuan Wang formuló una teoría para demostrar cómo los objetos que no eran fermiones o bosones podían existir en la realidad física sin violar ninguna ley conocida.
Los fermiones abarcan partículas fundamentales que “construyen” átomos, como electrones y quarks. En términos más precisos, tienen una propiedad que impide impidan que ocupen estados cuánticos idénticos, lo que garantiza efectivamente que no dos fermiones coincidentes puedan llenar el mismo espacio.
“Este comportamiento es responsable de toda la estructura de la tabla periódica”, dice Peligro. “También es por eso que no pasas por la silla cuando te sientas”.
Los bosones se definen por una medida diferente a esta propiedad que les permite atravesarse unos a otros como fantasmas en un pasillo.
Normalmente actúan como portadores de fuerza como fotones y gluones, Los bosones median las interacciones. de maneras que empujan y atraen fermiones hacia todo, desde protones hasta puercoespines, patatas y planetas.
Hay una excepción notable a esta estricta regla de segregación de estados cuánticos. Restringidos a sólo dos dimensiones, algunos materiales pueden dar lugar a un comportamiento similar al de una partícula que rompe las leyes estadísticas que se esperan de los fermiones y bosones, permitiendo efectivamente un intercambio único de estados cuánticos.
Conocido como cualquieraestas lagunas técnicas no pueden extenderse al espacio tridimensional de nuestro Universo y, por lo tanto, es poco probable que estén representadas por partículas fundamentales auténticas que aún no hemos descubierto. Menos un nuevo pasillo en el hardware cuántico; son más como un llavero novedoso que puedes recoger en el mostrador.
Aún así, esto nunca ha impedido que los físicos teóricos modifiquen las descripciones cuánticas de partículas hipotéticas para ver qué sobrevive, operando en un campo llamado paraestadística. Aunque se trata de un acto de expresión puramente matemática, hacerlo puede revelar verdades más profundas sobre si los fermiones y los bosones son realmente todo lo que existe y, de ser así, por qué.
Desde sus inicios a principios y mediados del siglo XX, la paraestadística no ha logrado encontrar nada que no pueda caer en el fermión o bosón cajas. De hecho, a medida que las teorías cuánticas se desarrollaron con el tiempo, se hizo cada vez más claro que cualquier teoría desarrollada a través de la paraestadística sería indistinguible de un universo con sólo fermiones y bosones.
Wang y Hazzard creen haber descubierto un motivo para no estar de acuerdo. Al introducir un segundo paso de cuantificación distinto de los métodos anteriores, han demostrado que los comportamientos colectivos en los materiales pueden dar lugar a partículas que actúan de manera similar a cualquier ono incluso cuando giran en un universo tridimensional más o menos idéntico al nuestro.
El concepto está muy lejos de trazar un camino hacia una clase completamente nueva de partícula, y sirve simplemente para mostrar que tal vez no queramos cerrar el libro sobre esa posibilidad todavía.
“Para realizar experimentos con parapartículas necesitamos propuestas teóricas más realistas”, dice Wang.
Sin embargo, conocer el modelo estándar de hardware de la física cuántica aún no tiene nada que ofrecer. relatividad generaly no tiene espacio para ladrillos de materia oscura o los igualmente misteriosos manantiales de energía oscuravale la pena tener planes de expansión.
Esta investigación fue publicada en Naturaleza.