观测一维任意子：宇宙最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。构成物质的粒子（如夸克和电子）属于费米子家族，而玻色子通常充当力的载体——例如介导电磁相互作用的光子，以及支配核力的胶子。当两个费米子发生交换时，量子波函数会获得一个负号，即数学上称为π相位的相位变化。这对玻色子则截然不同：它们在交换时的相位变化为零。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得以成立的原因，也是超导现象的核心原理。

然而，在低维系统中出现了一类令人着迷的新粒子：任意子——既非费米子也非玻色子，其特征交换相位介于零与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：声子表现为弦中的振动，却展现出独特的"声的粒子"行为。尽管任意子已在二维介质中被观测到，但在一维（1D）系统中的存在长期以来难以捉摸——直至最近才取得突破。

发表于《自然》期刊的一项研究首次报告了在一维超冷玻色子气体中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汉斯-克里斯托夫·内格尔实验组、巴黎萨克雷大学理论家米哈伊尔·兹沃纳列夫，以及布鲁塞尔自由大学（比利时）与法兰西公学院（巴黎）的内森·戈德曼理论组合作完成。研究团队通过向强相互作用的玻色子气体注入并加速一个移动杂质，并精细分析其动量分布，实现了这一重大突破。他们的发现表明，该杂质促使系统中涌现出任意子。

"非凡之处在于我们可以连续调节统计相位，从而实现从玻色子行为到费米子行为的平滑过渡，"该研究的主要作者之一苏迪普塔·达尔表示，"这标志着我们在设计奇异量子态能力方面取得的根本性进展。"理论家王博韬认同道："我们的模型直接反映了这一相位特征，使我们能够在计算机模拟中精确捕捉实验结果。"

这个简洁优雅的实验框架为在高度可控的量子气体中研究任意子开辟了新途径。除了基础研究价值外，这类研究尤其令人振奋，因为特定类型的任意子被预言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。

此项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的洞见。