這個世界上只有兩種粒子，一種叫費(fèi)米子，一種叫玻色子。

前者像你早高峰擠地鐵：不準(zhǔn)重復(fù)，不許貼臉，每個人都有自己的位置。電子就是這種貨色，誰也不愿意跟誰合住一個能級。后者則像深夜擼串?dāng)偅簲D就擠唄，一群光子搶著往同一個狀態(tài)里湊，樂呵呵地疊加在一起毫無尷尬。

整個宇宙看起來就靠這兩種粒子維持秩序。原子靠費(fèi)米子排隊(duì)，激光靠玻色子扎堆。干干凈凈，黑白分明。

但真正理解物理的人都知道，越整潔的理論，越像一塊剛剛掃過的地板，藏滿了你沒看到的臟東西。

幾十年來，有一類“假想粒子”被物理學(xué)家反復(fù)提起，但沒人敢打包票它是真實(shí)存在的。這種東西不排隊(duì)、不扎堆，交換順序時不翻臉也不無感，而是給你一個“介于黑白之間的灰相位”。不是0，也不是π，而是0.38π，或0.72π……總之不是整數(shù)。這類粒子被起了個名——任意子（anyon）

它是個字面意義上的“另類”。不遵守標(biāo)準(zhǔn)粒子的行為邏輯，不屬于標(biāo)準(zhǔn)模型，不存在于三維空間的常規(guī)條件下，只在某些極端的低維度量子系統(tǒng)中，像幽靈一樣閃現(xiàn)。

很多人以為它只是數(shù)學(xué)家YY出來的概念，存在于方程里，不存在于現(xiàn)實(shí)中。結(jié)果，奧地利因斯布魯克大學(xué)的一幫實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家告訴你：你錯了，我們在實(shí)驗(yàn)室里親手“造”出了它，而且是在最簡單的一維系統(tǒng)里。

這一下，量子物理界沸騰了。

先別急著震驚，我們從頭說起。

首先，這次實(shí)驗(yàn)不是在普通條件下完成的。研究人員把一群冷得快結(jié)冰的玻色子排成一條線，維度低到幾乎沒有“左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)”的空間。嚴(yán)格意義上講，這是一維系統(tǒng)，連二維都不夠格。你可以想象那是一根“量子繩子”，所有粒子都被勒在這根線上，只能你前我后地排隊(duì)，別想插隊(duì)，更別想著旁邊走個捷徑。

然后，他們往這根“繩子”里扔進(jìn)一個異類粒子。這個粒子就像派對里唯一一個不認(rèn)識大家的陌生人。研究人員觀察它如何與“原住民玻色子”打交道。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，它不但成功混進(jìn)去了，還讓整個系統(tǒng)發(fā)生了類似任意子的統(tǒng)計行為

什么意思？就是這個異類粒子一出現(xiàn)，整個系統(tǒng)的量子統(tǒng)計特性開始從“標(biāo)準(zhǔn)玻色子行為”逐漸轉(zhuǎn)向某種混合狀態(tài)。用實(shí)驗(yàn)人員的話說：

“我們可以連續(xù)地調(diào)節(jié)這個系統(tǒng)的統(tǒng)計相位，從玻色子端平滑過渡到費(fèi)米子端。不是跳躍，不是硬切，而是像撥旋鈕一樣絲滑。”

你聽聽這描述，多像DJ在玩轉(zhuǎn)臺。

這已經(jīng)不是理論YY，而是真刀真槍在實(shí)驗(yàn)室里調(diào)出了任意子行為的漸變曲線。更重要的是，他們能控制這個相位，而不是碰巧觀察到一次隨機(jī)波動。

搞定這一步難在哪？難在你必須把玻色子氣體控制到極冷極穩(wěn)定，同時把異類粒子嵌入進(jìn)去，還得讀取出它的動量分布和統(tǒng)計行為的微妙變化。這種精密控制難度，堪比在臺風(fēng)眼中心點(diǎn)燃一支火柴，然后分析火焰的顏色偏移。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)由奧地利因斯布魯克大學(xué)的 Hanns-Christoph N?gerl 團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)，理論建模則由法國巴黎薩克雷大學(xué)的 Mikhail Zvonarev 和比利時布魯塞爾自由大學(xué)的 Nathan Goldman 小組共同完成。

他們用了一個非常簡潔但極致優(yōu)雅的實(shí)驗(yàn)框架，沒有高維拓?fù)洳牧希瑳]有夸張的實(shí)驗(yàn)裝置，只靠一維玻色氣體+雜質(zhì)粒子+高分辨率探測器，就把任意子從方程里拉進(jìn)了現(xiàn)實(shí)世界

這意味著什么？

意味著我們不再需要復(fù)雜的二維量子霍爾系統(tǒng)才能看到任意子，而是能在實(shí)驗(yàn)室里用“量子樂高積木”搭建出想要的統(tǒng)計行為。更進(jìn)一步，它打開了一條通向可控拓?fù)淞孔佑嬎?/strong>的新路。

因?yàn)樵缭谑畮啄昵埃孔有畔⒔缇筒聹y，如果能操控某種“非阿貝爾任意子”，我們就可以實(shí)現(xiàn)不怕噪音、不怕 decoherence（脫一致性） 的拓?fù)淞孔佑嬎?/strong>。簡單講：別的量子計算機(jī)像瓷娃娃，動不動崩；但拓?fù)淞孔佑嬎阌玫牧Ｗ樱豢看嗳醯牧孔盈B加態(tài)，而靠粒子交換的“拓?fù)渎窂健本幋a信息，抗造得像諾基亞。

現(xiàn)在，雖然他們這次看到的是比較“阿貝爾”的版本，離真正用于計算還有距離，但路徑已經(jīng)打通了

這一步意義重大，相當(dāng)于你已經(jīng)知道怎么在地面上復(fù)制出“天上的星座”。雖還不能通航，但已經(jīng)有了造導(dǎo)航圖的第一塊磚。

這篇研究成果發(fā)表于《Nature》，標(biāo)題是 《Observing anyonization of bosons in a quantum gas》。署名作者包括 Sudipta Dhar、Botao Wang 等人，文章DOI是：10.1038/s41586-025-09016-9。原始新聞稿由奧地利因斯布魯克大學(xué)發(fā)布，經(jīng)由 Phys.org 等媒體轉(zhuǎn)述。

你看，科學(xué)沒有死。它只是在最冷最小的角落，孕育出最瘋狂的奇跡。