Pesquisadores da Universidade Rice, nos EUA, comprovaram matematicamente a possibilidade da existência de parapartículas, um tipo inédito de excitação quântica que apresenta propriedades intermediárias entre bósons e férmions. Essa descoberta desafia a classificação tradicional das partículas e abre caminhos para novas compreensões da matéria condensada e possíveis avanços tecnológicos.
Desde o início da mecânica quântica, todas as partículas conhecidas eram classificadas como bósons ou férmions. Porém, um estudo conduzido por Zhiyuan Wang e Kaden Hazzard, da Universidade Rice, demonstrou que uma nova família de partículas, as parapartículas, pode realmente existir.
As parapartículas apresentam propriedades únicas que as diferenciam dos bósons e férmions. Enquanto bósons se acumulam em um mesmo estado quântico e férmions obedecem ao princípio de exclusão de Pauli, as parapartículas exibem comportamentos exóticos, especialmente em sistemas de matéria condensada.
Propriedades e modelos matemáticos
Os pesquisadores utilizaram a equação de Yang-Baxter, juntamente com a teoria de grupos e a álgebra de Lie, para criar modelos matemáticos que demonstram a compatibilidade das parapartículas com as leis conhecidas da física. Essas partículas emergem em sistemas como ímãs e quasipartículas, onde seus estados internos se alteram ao trocar de posição.
Embora os modelos sejam iniciais, a pesquisa representa um marco importante para o estudo de novos fenômenos físicos, como estados desconhecidos da matéria. “Partículas não são apenas fundamentais, mas também importantes para descrever materiais,” afirmou Hazzard.
Impactos futuros e aplicações
Embora a detecção experimental de parapartículas ainda esteja em estágio teórico, a descoberta tem potencial para revolucionar áreas como a computação quântica e o desenvolvimento de materiais avançados. Manipular estados internos dessas partículas poderia, por exemplo, abrir caminhos para comunicações quânticas secretas.
Segundo Wang, o próximo passo é desenvolver propostas mais realistas para detectar parapartículas em experimentos físicos. Apesar das aplicações ainda serem especulativas, essa descoberta promete expandir significativamente os limites do conhecimento quântico.
Fonte:
Artigo original: Particle exchange statistics beyond fermions and bosons
Autores: Zhiyuan Wang, Kaden R. A. Hazzard
Revista: Nature
DOI: 10.1038/s41586-024-08262-7