观测一维任意子：宇宙寒冷角落中的奇异准粒子

自然界将粒子分为两种基本类型：费米子和玻色子。夸克和电子等构成物质的粒子属于费米子家族，而玻色子通常充当力的载体——例如光子传递电磁相互作用，胶子则主导核力。当交换两个费米子时，量子波函数会获得一个负号，即在数学上产生π的相位。玻色子则完全不同：它们的交换相位为零。这种量子统计特性对费米子或玻色子量子多体系统的行为产生深远影响。它解释了元素周期表如此构建的原因，也是超导现象的核心。

然而，在低维系统中，出现了一类迷人的新粒子：任意子（anyons）——既非费米子也非玻色子，其交换相位介于0到π之间。与传统粒子不同，任意子并非独立存在，而是作为物质量子态中的激发态出现。这种现象类似于声子（phonons），后者表现为弦中的振动，却展现出独特的“声粒子”行为。虽然任意子已在二维介质中被观测到，但在一维（1D）系统中的存在一直难以捉摸——直到现在。

发表于《自然》期刊的一项研究报道了在准一维超冷玻色气体中首次观测到涌现的任意子行为。该研究由奥地利因斯布鲁克大学的Hanns-Christoph Nägerl实验组、法国巴黎萨克雷大学的Mikhail Zvonarev理论家团队以及比利时布鲁塞尔自由大学和法兰西公学院的Nathan Goldman理论组合作完成。研究团队通过向强相互作用的玻色气体注入并加速一个移动杂质，并精细分析其动量分布，实现了这一非凡成就。他们的发现表明，杂质促使系统中任意子的涌现。

"非凡之处在于我们可以连续调节统计相位，从而实现从玻色行为到费米行为的平滑过渡，"该研究的首席作者之一Sudipta Dhar表示，"这标志着我们在构建奇异量子态能力方面取得了根本性突破。"理论学家Botao Wang赞同道："我们的模型直接反映了这一相位，使计算机模拟能精准捕捉实验结果。"

这个简洁优雅的实验框架为在高度可控量子气体中研究任意子开辟了新途径。除基础研究外，这类研究尤其令人振奋，因为特定类型的任意子被预测可实现拓扑量子计算——这种革命性方法有望克服当今量子处理器的关键局限。

这一发现标志着量子物质探索的关键一步，为可能塑造量子技术未来的奇异粒子行为提供了新见解。