Французские физики продемонстрировали энионную статистику при столкновении квазичастиц в двумерном электронном газе с помощью крошечных коллайдеров. Для этого исследователи изучили корреляции тока на квантовом точечном контакте, на который излучались два потока квазичастиц. Представленный эксперимент является первым прямым доказательством существования энионов.

Работа опубликована в журнале Science.

В знакомом нам трехмерном пространстве все элементарные взаимодействия можно разделить на две категории, в зависимости от изменения свойств системы при перестановке двух частиц: бозонные и фермионные. В то время как волновая функция бозонной системы не меняет свою фазу при перестановке частиц, волновая функция фермионной системы изменяет фазу на π.

Динамика фаз приводит к тому, что бозоны группируются в одном состоянии, а фермионы, напротив, стараются разгруппироваться. Например, эффект Хонга-У-Манделя, который имеет важное значение для работ по созданию квантового компьютера и сетей связи с квантовой криптографией, основывается на бозонных свойствах света группироваться, а принцип запрета Паули, наоборот, базируется на фермионных антигруппировочных свойствах электронов.

В двумерных системах изменение фазы может отличатся от 0 и π, что означается существование другого типа частиц, называемый энионами, которые в свою очередь обладают дробной статистикой. Энионы представляют собой обобщение понятий фермион и бозон и представляют большой интерес для топологических состояний вещества.

К сожалению, обнаружить дробную статистику энионов очень сложно, и до сих пор были представлены лишь косвенные подтверждения.

Группа физиков из Франции под руководством Гвендаля Фива (Gwendal Fève) провела столкновения квазичастиц, которые, предположительно, являются энионами, и измерили их статистику.