הפיזיקאי הנודע ריצ'רד פיינמן ידוע כמי שאמר פעם ש"פיזיקה היא מתמטיקה מה זה סקס לאוננות". איזו השוואה בדיוק הוא עשה, הוא לא הבהיר - אבל אםיש משהו שצריך ללכת לפיו, הוא כנראה התכוון שמתמטיקה היא לעתים קרובות,, וטוב יותר בנוֹכָח.
לדוגמה: הפיזיקה אומרת לנו באופן מסורתי שניתן לסווג את כל החלקיקים לאחד משני סוגים, בוזונים או פרמיונים, בהתאםמאפיינים והתנהגות. אֲבָלמתמטיקהאומר שזה לא כל הסיפור - לפחות, על פי מחקר חדש.
"קבענו שסוגים חדשים של חלקיקים שלא ידענו עליהם קודם הם אפשריים", אמר קאדן הזארד, פרופסור חבר לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת רייס ומחבר שותף של המאמר החדש, ב-הַצהָרָהעל הממצאים.
למעשה, זו לא הפעם הראשונה שהוצע על קיומם של "חלקיקים פרסטטיסטיים", או "פארא-חלקיקים" כפי שהם ידועים בקיצור. אכן, "פרסטטיסטיקה, והיעדרן לכאורה בטבע, נדונו משחר מכניקת הקוונטים", מציין המאמר.
"התיאוריה הקונקרטית הראשונה של פארסטטיסטיקה הוצעה ונחקרה על ידי גרין ב-1953", כותבים המחברים. "תאוריה זו נחקרה לאחר מכן בפירוט וגם באופן כללי וקפדני יותר במסגרת תורת השדות הקוונטיים האלגברית."
עם זאת, למרבה הצער, הרעיון התברר כמשהו של ברווז צולע. זה לא שהפרא-חלקיקים לא היו או לא יכלו להתקיים - זה היה בסדר - אלא, הבעיה הייתה שזהלא היה חשובאם הם עשו או לא.
"עבודות אלו לא שללו את קיומם של חלקיקים בטבע", מסביר המאמר, "אך הובילו למסקנה שבהנחות מסוימות, כל תיאוריה של חלקיקים […] אינה ניתנת להפרדה פיזית מהתיאוריות של פרמיונים ובוזונים רגילים. זה מיתר לכאורה את הצורך לשקול תיאוריות פארא-חלקיקים, שכן הן נותנות בדיוק את אותן התחזיות הפיזיקליות כמו תיאוריות של חלקיקים רגילים."
עד כאן רעיון הפרא-חלקיקים - או לפחות כך זה נראה. אבל כשהאזארד והסטודנטית דאז ז'יואן וואנג שקלו את הבעיה דרך עדשה מתמטית, הם לא רק גילו שחלקיקים לא טריוויאלייםהָיָה יָכוֹלקיימים, אבל הם גם הבינו היכן הם עלולים להופיע בטבע - כמו בשטף מגנטי.
"חלקיקים הם לא רק הדברים הבסיסיים האלה," אמר האזרד. "הם חשובים גם בתיאור חומרים."
כפי שניתן לצפות, הפרא-חלקיקים האלה יהיו מוזרים - אפילו בהתחשב במוזרות הכללית של פיזיקת הקוונטים. "ניתן לראות את הנתונים הסטטיסטיים של החליפין שלהם פיזית והם מובחנים במיוחד מפרמיונים ובוזונים", מציין העיתון.
כמו הקוואזי-חלקיקים החדשים המבלבלים באותה מידה, שגם גילוים היה, התוצאה "מדגימה את האפשרות של סוג חדש של קוואזי-חלקיקים במערכות חומר מעובה", כותבים המחברים, "ובאופן ספקולטיבי יותר - את הפוטנציאל לסוגים שלא נחשבו בעבר של חלקיקים אלמנטריים".
זה מרגש, אבל זה רק צעד ראשון. לאן מובילה התיאוריה הזו, או אפילו מסלולים אפשריים להגיע לשם, עדיין לא נקבע - נכון לעכשיו, אנחנו אפילו לא יודעים את השאלות, שלא לדבר על התשובות.
"זהו מחקר חוצה-תחומי הכולל מספר תחומים של פיזיקה תיאורטית ומתמטיקה", אמר וואנג, כיום חוקר פוסט-דוקטורט במכון מקס פלנק לאופטיקה קוונטית בגרמניה. אבל "כדי לממש חלקיקים בניסויים, אנחנו צריכים הצעות תיאורטיות יותר מציאותיות", הוסיף.
עם זאת, לאן שהתיאוריה לוקחת אותם, המסע צריך להיות שווה צפייה.
"אני לא יודע לאן זה יגיע," אמר האזרד. "אבל אני יודע שזה יהיה מרגש לגלות."
המאמר מתפרסם בכתב העתטֶבַע.
