摘要：玻色子可以无数堆在一起，费米子则不能共处一个量子态。激光靠的是玻色子，电子壳层靠的是费米子。这是量子力学最根本的分裂。

一百年来，所有已知的粒子都只有两种身份：玻色子，费米子。

玻色子可以无数堆在一起，费米子则不能共处一个量子态。激光靠的是玻色子，电子壳层靠的是费米子。这是量子力学最根本的分裂。

但现在，有人找到了“第三种例子”。

名字叫：类粒子（paraparticles）。

不是玻色子，也不是费米子。

不是纯粹的物质粒子，也不是力的媒介，而是一种量子力学允许存在、却一直没被找到的隐藏状态。它们可能活在材料内部，以一种奇特的交换对称性存在。它们有“隐藏的内部变量”，交换时不是仅加一个正号或负号，而是整个结构都变了。

提出这个理论的，不是某个天马行空的哲学家，而是德国马普量子光学研究所的Zihyuan Wang团队。

事情开始于2021年，他当时还只是Rice大学的一名研究生。一次偶然的数学推导，让他意识到自己可能撞上了物理学中被遗忘的一角。

当时他拿着这套思路去找导师Kaden Hazzard。对方的第一反应是：“我不确定这事靠不靠谱，但你要真信，就把其他都放下，全力搞这个。”

三年后，他们真的发表了论文。

发表于《Nature》，理论严谨，数学封闭，物理图景明确。更重要的是，它打破了一个原本被认为已经盖棺定论的东西：DHR定理。

1970年代，Doplicher–Haag–Roberts提出了一系列数学框架，证明在满足“局域性”和“三维空间”假设的情况下，自然界只可能存在玻色子和费米子。

这几乎是把类粒子从物理合法性上“封杀”了几十年。

但Wang团队发现，DHR的假设，远比人们想的要苛刻。特别是“完全不可区分性”这一点，在某些叠加态下不一定成立。

他们的类粒子模型，放弃了对“测不出差异”的绝对要求——也就是说，两名观察者如果共享信息，是可以判断类粒子是否被交换过的。

这正是突破点。

传统粒子交换与否不会影响实验统计结果，但类粒子交换后，会“联动改变”彼此的隐藏属性。这些属性本身测不到，但多个观察者之间的数据相关性会泄露这一信息。

这使类粒子落入了一个有趣的位置：

不是像玻色子那样随便堆，也不像费米子那样互斥。

而是——有限可堆叠。

你能堆一点，但堆多了就“挤爆”，必须进入新状态。具体能堆几个，取决于模型细节。每一种类粒子，拥挤程度都不一样。

物理学家已经习惯了两极世界。如今，中间地带要插进一脚。

理论预测，这些类粒子最有可能作为“准粒子”出现在某些奇异材料中。也就是说，它们是材料中集体激发态的一种表现形式，而不是自由粒子。类似于声子、激子、任意子（anyons），这些已经进入实验室的“第二代粒子”。

Frank Wilczek在1980年代提出的任意子，如今已在量子霍尔材料中被证实存在，甚至被应用于容错量子计算的架构中。

用Rydberg原子阵列。这是当下最强的量子模拟平台之一，利用原子外层电子跃迁后的极端放大轨道，实现对电场极高的响应。这类系统已经被用来模拟任意子，也可能是实现类粒子的主战场。

最让人意外的，是另一路研究者Markus Müller团队几乎同时也在研究类粒子。他们从另一条路出发——重新推演DHR的约束，从量子叠加的多个观察者视角定义“不可区分性”，结果却反过来“排除了”类粒子存在的可能。

两边理论不冲突，反而刚好互补。

从物理图像来说，类粒子更像一个动态交互网络。交换一次位置，不是打个负号完事，而是像做了一次操作系统升级，影响的不只是参与者本身，还有之后的一系列演化。

这使得某些量子相变模型、纠缠态结构，可能以类粒子的框架更容易被描述。

甚至，有可能诞生出新的量子材料类别。而且是三维的，不像任意子那样只能活在二维。

这意味着，它们更有机会走入工程应用。比方说，用类粒子设计的材料，可能在某些态密度、自旋耦合、电荷传输方面，表现出玻色子或费米子材料不可能有的行为。

过去我们把世界塞进两个框：你要么能堆，要么不能堆。现在，这两个框之间的缝，开了一条缝。

来源：老胡科学