Nova matemática sugere que pode existir um terceiro tipo 'impossível' de partícula: WebCuriosos
A mecânica quântica há muito classifica as partículas em apenas dois tipos distintos: férmions e bósons.
Agora, físicos da Universidade Rice, nos EUA, descobriram que, afinal, um terceiro tipo pode ser possível, pelo menos matematicamente falando. Conhecidas como parapartículas, o seu comportamento pode implicar a existência de partículas elementares que ninguém jamais considerou.
“Determinamos que novos tipos de partículas que nunca conhecíamos antes são possíveis”, diz Kaden Hazzard, que com o co-autor Zhiyuan Wang formulou uma teoria para demonstrar como objetos que não eram férmions ou bósons poderiam existir na realidade física sem quebrar nenhuma lei conhecida.
Os férmions abrangem partículas fundamentais que “constroem” átomos, como elétrons e quarks. Em termos mais precisos, eles têm uma propriedade que os impede de ocupar estados quânticos idênticos, garantindo efetivamente que dois férmions correspondentes não possam preencher o mesmo espaço.
“Esse comportamento é responsável por toda a estrutura da tabela periódica”, diz Perigo. “É também por isso que você não passa pela cadeira quando se senta.”
Os bósons são definidos por uma medida diferente dessa propriedade que lhes permite passar uns pelos outros como fantasmas em um corredor.
Normalmente agindo como portadores de força como fótons e glúons, os bósons medeiam interações de maneiras que empurram e puxam férmions para tudo, desde prótons a porcos-espinhos, batatas e planetas.
Há uma exceção notável a esta regra estrita de segregação de estados quânticos. Restritos a apenas duas dimensões, alguns materiais podem dar origem a um comportamento semelhante ao de uma partícula que quebra as leis estatísticas esperadas dos férmions e dos bósons, permitindo efetivamente uma troca única de estados quânticos.
Conhecido como qualquer umessas lacunas técnicas não podem se estender ao espaço tridimensional do nosso Universo e, portanto, é improvável que sejam representadas por quaisquer partículas fundamentais genuínas que ainda não descobrimos. Menos um novo corredor no hardware quântico; eles são mais como um chaveiro inovador que você pode pegar no balcão da frente.
Ainda assim, isso nunca impediu os físicos teóricos de mexer nas descrições quânticas de partículas hipotéticas para ver o que sobrevive, operando em um campo chamado paraestatística. Embora seja um ato de expressão puramente matemática, fazê-lo pode revelar verdades mais profundas sobre se os férmions e os bósons são realmente tudo o que existe e, em caso afirmativo, por que o são.
Desde o seu início, no início e meados do século 20, a paraestatística não conseguiu encontrar nada que não pudesse cair nas caixas de férmions ou bósons. Na verdade, à medida que as teorias quânticas se desenvolveram ao longo do tempo, tornou-se cada vez mais claro que qualquer teoria desenvolvida através da paraestatística seria indistinguível de um universo com apenas férmions e bósons.
Wang e Hazzard acham que descobriram um motivo para discordar. Ao introduzir uma segunda etapa de quantização distinta dos métodos anteriores, eles mostraram que comportamentos coletivos em materiais podem dar origem a partículas que agem como qualquer outra pessoa, mesmo quando fazem curvas em um universo tridimensional mais ou menos idêntico ao nosso.
O conceito fica muito aquém de mapear um caminho para uma classe totalmente nova de partículas, servindo apenas para mostrar que talvez não queiramos fechar o livro sobre esta possibilidade ainda.
“Para realizar parapartículas em experimentos, precisamos de propostas teóricas mais realistas”, diz Wang.
No entanto, conhecendo o Hardware do Modelo Padrão da física quântica, ainda não há estoque de nada para a relatividade geral e não há espaço para tijolos de matéria escura ou para as fontes igualmente misteriosas de energia escura, vale a pena ter planos de expansão.
Esta pesquisa foi publicada em Natureza.
