Secondo un’analisi matematica puramente teorica, esisterebbe la possibilità che, oltre ai fermioni e ai bosoni, possa esserci una terza categoria di particelle. A suggerirlo sono Zhiyuan Wang e Kaden Hazzard, due studiosi della Rice University negli Stati Uniti, che hanno pubblicato la loro ipotesi sulla rivista Nature. Sebbene si tratti esclusivamente di una speculazione basata su un modello statistico, la sua formulazione non violerebbe alcuna legge fisica conosciuta.
I fermioni costituiscono gli elementi fondamentali della materia: appartengono a questa categoria i quark, che danno origine a protoni e neutroni, e gli elettroni, che orbitano attorno al nucleo atomico. Una loro caratteristica essenziale è il principio di esclusione di Pauli, che stabilisce che due fermioni identici non possono occupare simultaneamente la stessa posizione nello spazio.
I bosoni, invece, sono le particelle che trasportano le forze fondamentali della natura. Tra questi rientrano il fotone, responsabile della forza elettromagnetica, e il bosone di Higgs, che gioca un ruolo chiave nella massa delle particelle elementari. I bosoni si comportano in maniera opposta ai fermioni: possono condividere lo stesso stato quantico, permettendo fenomeni come la superfluidità o la coerenza quantistica nei laser.
Anyoni: l’eccezione alla distinzione tra fermioni e bosoni
Fino ad ora, l’unico esempio noto di particelle con proprietà intermedie tra fermioni e bosoni sono gli anyoni. Queste particelle emergenti esistono esclusivamente in sistemi bidimensionali e si distinguono per le loro statistiche frazionarie. La loro peculiarità sta nella capacità di modificare il proprio stato quantico ogni volta che vengono scambiate di posizione con un’altra particella dello stesso tipo, comportamento impossibile per fermioni e bosoni.
Oggi, gli anyoni sono al centro di intense ricerche nel campo della fisica quantistica, in particolare perché potrebbero rivoluzionare il mondo dei computer quantistici topologici, offrendo un’alternativa più stabile agli attuali qubit.
Un terzo tipo di particelle nell’universo tridimensionale?
Il contributo di Wang e Hazzard si basa su un nuovo metodo statistico, che ha portato alla sorprendente ipotesi che, in determinate condizioni, gli anyoni possano esistere anche in un universo tridimensionale. Questa scoperta non implica necessariamente la conferma di una nuova classe di particelle elementari, ma dimostra che la loro esistenza non può essere esclusa a priori.
L’idea di un terzo tipo di particelle rappresenterebbe una sfida alla distinzione tradizionale tra fermioni e bosoni, aprendo la strada a una nuova comprensione della materia e delle sue interazioni fondamentali. Sebbene al momento non ci siano prove sperimentali che confermino tale possibilità, il fatto che nessuna legge fisica la vieti lascia aperta la porta a future scoperte.
