物理学家|新粒子“任意子”的发现呈现出一个新的粒子世界，物理学的里程碑物理学家

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【物理学家|新粒子“任意子”的发现呈现出一个新的粒子世界，物理学的里程碑】

任意子的存在是从量子拓扑中推断出来的。

宇宙中的每一个粒子（从宇宙射线到夸克）不是费米子就是玻色子。这些类别将自然的构建块划分为两个截然不同的粒子王国。现在，研究人员发现了第三个粒子王国的第一个例子。
任意子，正如我们所知，即不像费米子也不像玻色子。相反，他们的行为介于两者之间。在最近发表在《科学》杂志上的一篇论文中，物理学家发现了第一个实验证据，证明这些粒子不属于任何一个王国。 ”我们有玻色子和费米子，现在我们有了第三个王国， ”诺贝尔奖得主、麻省理工学院物理学家弗兰克·维尔切克说。 “这绝对是一个里程碑。 ”
什么是任意子？
要理解量子王国，可以想象一幅循环图。想象两个无法区分的粒子，比如电子。取其中一个，然后环绕另一个，这样它就会回到它开始的地方。一切似乎都没有改变。事实上，在量子力学的数学语言中，描述初态和末态的两个波函数必须要么等于，要么相差-1 。（在量子力学中，你可以通过平方这个波函数来计算你所观察到的概率，所以- 1的系数就被消去了。）
如果波函数是相同的，那么量子粒子就是玻色子。如果它们差了一个系数-1 ，那么就是费米子。虽然推导看起来像是一个纯粹的数学问题，但它具有深刻的物理意义。
费米子是粒子世界的“反社会成员” 。它们从不占据相同的量子态。正因为如此电子（也就是费米子）被强迫进入一个原子周围不同的壳层中。从这个简单的现象中产生了原子的大部分空间，元素周期表的惊人多样性，以及所有的化学。
另一方面，玻色子是群居的粒子，它们乐于聚在一起，共享相同的量子态。因此，光子（即玻色子）可以相互穿透，使光线不受阻碍地传播，而不是四处散射。
但是，如果当你将一个量子粒子环绕在另一个量子粒子上时，又没有回到相同的量子状态，会发生什么呢？为了理解这种可能性，我们需要稍微离题到拓扑学。如果一种形状可以不经过任何切割或粘合而转变成另一种形状，那么两种形状在拓扑上是等价的。俗话说，甜甜圈和咖啡杯在拓扑结构上是等价的，因为它们可以被轻轻不断地塑造成另一个。
让一个粒子绕着另一个粒子旋转，会产生一个循环。在三维空间中，你可以把这个循环一直缩小到一个点。从拓扑学上讲，这个（粒子）好像根本没有移动过。
然而，在二维空间中，循环不会缩小。它被另一个粒子卡住了。由于这个限制（只有在二维中才会发现），让一个粒子绕着另一个粒子旋转并不等于把它留在同一个地方。
我们需要第三种粒子的可能性：任意粒子。由于它们的波函数不局限于定义费米子和玻色子的两个解，这些粒子可以不是这两个解中的任何一个，而是介于两者之间的任何一个。当威尔切克第一次创造任意子这个词时，它是一种半开玩笑的暗示，意思是任何事情都可以发生。