Para ilmuwan yang dipimpin oleh Hanns -Christoph Nägerl telah mengamati seseorang – quasipartikel yang berbeda dari fermion dan boson yang sudah dikenal – dalam sistem kuantum satu dimensi untuk pertama kalinya. Hasilnya, diterbitkan di Alamdapat berkontribusi pada pemahaman yang lebih baik tentang materi kuantum dan aplikasi potensial.
Alam mengkategorikan partikel menjadi dua tipe dasar: fermion dan boson. Sementara partikel pembangunan materi seperti quark dan elektron milik keluarga Fermion, boson biasanya berfungsi sebagai alat pembawa gaya termasuk foton, yang memediasi interaksi elektromagnetik, dan gluon, yang mengatur kekuatan nuklir. Ketika dua fermion dipertukarkan, fungsi gelombang kuantum mengambil tanda minus, yaitu, secara matematis, fase pi. Ini sangat berbeda untuk Bosons: fase mereka atas pertukaran adalah nol. Properti statistik kuantum ini memiliki konsekuensi drastis untuk perilaku sistem fermionik atau bosonik kuantum. Ini menjelaskan mengapa tabel periodik dibangun sebagaimana adanya, dan itu adalah jantung superkonduktivitas.
Namun, dalam sistem dimensi rendah, kelas baru yang menarik muncul: Anyons-ne-baik fermion maupun boson, dengan fase pertukaran antara nol dan pi. Tidak seperti partikel tradisional, ada orang yang tidak ada secara mandiri tetapi muncul sebagai rangsangan dalam keadaan materi kuantum. Fenomena ini mirip dengan fonon, yang bermanifestasi sebagai getaran dalam tali yang belum berperilaku sebagai “partikel suara” yang berbeda. Sementara orang telah diamati di media dua dimensi, kehadiran mereka dalam sistem satu dimensi (1D) tetap sulit dipahami-sampai sekarang.
Sebuah studi yang diterbitkan di Nature melaporkan pengamatan pertama tentang perilaku anyonic yang muncul dalam gas bosonik ultracold 1D. Penelitian ini adalah kolaborasi antara kelompok eksperimen Hanns-Christoph Nägerl di University of Innsbruck (Austria), ahli teori Mikhail Zvonarev di Université Paris-Saclay, dan kelompok teori Nathan Goldman di Université Libre de Bruxelles (Belgium) & Collège (Paris). Tim peneliti mencapai prestasi luar biasa ini dengan menyuntikkan dan mempercepat pengotor seluler menjadi gas bosonik yang sangat berinteraksi, dengan cermat menganalisis distribusi momentumnya. Temuan mereka mengungkapkan bahwa pengotor memungkinkan kemunculan orang dalam sistem.
“Yang luar biasa adalah bahwa kita dapat memutar fase statistik secara terus menerus, memungkinkan kita untuk transisi dengan lancar dari bosonik ke perilaku fermionik,” kata Sudipta Dhar, salah satu penulis terkemuka penelitian. “Ini merupakan kemajuan mendasar dalam kemampuan kita untuk merekayasa status kuantum eksotis.” Ahli teori Botao Wang setuju: “Pemodelan kami secara langsung mencerminkan fase ini dan memungkinkan kami untuk menangkap hasil eksperimen dengan sangat baik dalam simulasi komputer kami.”
Kerangka eksperimental sederhana yang elegan ini membuka jalan baru untuk mempelajari siapa pun dalam gas kuantum yang sangat terkontrol. Di luar penelitian mendasar, studi semacam itu sangat menarik karena tipe-tipe tertentu dari seseorang diprediksi untuk memungkinkan komputasi kuantum topologi-pendekatan revolusioner yang dapat mengatasi keterbatasan kunci dari prosesor kuantum saat ini.
Penemuan ini menandai langkah penting dalam eksplorasi materi kuantum, memberi cahaya baru pada perilaku partikel eksotis yang dapat membentuk masa depan teknologi kuantum.
Bersyarat: Mengamati ulang tahun boson dalam kotak gas. Mikhasht, Zening, Mikhail B. Zvonrev, Natha Godman, Manuele Lanrist Lanstop Nägel. Alam 2025 dua: 10.1038/s41586-025-09016-9 [arXiv: 2412.21131 ]
