观测一维任意子：宇宙中最寒冷角落里的奇异准粒子

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；而玻色子通常作为力的载体——例如介导电磁相互作用的光子，以及支配核力的胶子。当交换两个费米子时，量子波函数会获得一个负号，即从数学角度讲，产生了π的相位。玻色子则完全不同：它们交换时的相位为零。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了深远影响。它解释了元素周期表为何以现有方式构建，也是超导电性的核心原理。

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，其交换相位介于零和π之间。与传统粒子不同，任意子并非独立存在，而是作为量子物质态中的激发态出现。这一现象类似于声子：声子表现为弦中的振动，却展现出独特的"声粒子"行为。虽然任意子已在二维介质中被观测到，但它们在一维（1D）系统中的存在一直难以捉摸——直到现在。

《自然》期刊发表的一项研究首次报道了在一维超冷玻色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Hanns-Christoph Nägerl实验课题组、巴黎萨克雷大学理论物理学家Mikhail Zvonarev，以及布鲁塞尔自由大学（比利时）和法兰西公学院（巴黎）的Nathan Goldman理论课题组合作完成。研究团队通过向强相互作用玻色气体中注入并加速一个移动杂质粒子，并精密分析其动量分布，实现了这一非凡成就。他们的发现表明，该杂质粒子促成了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，"这标志着我们在制备奇异量子态能力方面取得了重大突破。"理论物理学家Botao Wang对此表示赞同："我们的模型直接反映了这一相位特征，计算机模拟能极好地复现实验结果。"

这一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。除基础研究价值外，此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。

此次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见解。