تقسم الكتب الدراسية الجسيمات إلى معسكرين: البوزونات تحب التزاحم في حالة واحدة، بينما الفرميونات ترفض ذلك رفضًا قاطعًا. لكن الطبيعة تسمح بخيار ثالث. الأنيونات (anyons) هي شبه جسيمات يقع سلوكها في مكان ما بين الاثنين. يمكنها "تذكر" كيفية تبادل مواقعها، وتخضع لحظر غير قياسي على التجاور.
قامت مجموعة من الفيزيائيين بأخذ غاز كمومي أحادي البعد من ذرات شديدة التفاعل وحولته إلى تجمع ثيرموديناميكي أنيوني. في بُعد واحد، يمكن إعادة حساب التفاعل الديناميكي بين الجسيمات إلى إحصائي — وهي حيلة رياضية معروفة. بتغيير قوة التنافر ودرجة الحرارة، سجل المؤلفون معادلة حالة الغاز. أظهرت الرسوم البيانية انحرافات واضحة عن إحصاءات بوز–آينشتاين و فيرمي–ديراك.
هذه الانحرافات تطابقت تمامًا مع منحنيات الإحصاء الوسيط للاستبعاد — وهو مبدأ باولي الموسع. قياسات إضافية للضغط وتماس تان (Tan contact) أكدت الصورة. أصبح في أيدي العلماء منصة يمكن فيها ضبط إحصاء الجسيمات بمجرد إدارة مقبض.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2606.19009
Anyons are quasiparticles with quantum statistics interpolating between those of bosons and fermions. Two distinct manifestations of anyonic behaviour have been theoretically established: fractional exchange statistics where particle exchange can produce any phase, and generalized exclusion statistics which extends the Pauli exclusion principle. While anyons exhibiting fractional exchange statistics have been observed in diverse platforms, experimental realizations of generalized exclusion statistics and direct measurements of its thermodynamic signatures have remained elusive. Here, we realize an anyonic thermodynamic ensemble obeying generalized exclusion statistics and detect its anyonic thermodynamics in a one-dimensional strongly interacting quantum gas. To achieve this, we exploit the bijective mapping between dynamical and statistical interactions in one dimension. By tuning interaction strength and temperature over a wide range, we measure the equation of state and identify clear departures from Bose-Einstein and Fermi-Dirac statistics. These deviations are quantitatively captured by generalized exclusion statistics, providing direct evidence for the generalized Pauli principle. Independent probes of other thermodynamic quantities including pressure and the Tan contact further validate this framework. Our results establish a versatile platform for engineering anyonic exclusion statistics and open the door to thermodynamic applications of anyons in quantum technologies.
العالم أحادي البعد أكثر ودًا مع الأنيونات: في بُعدين أو ثلاثة أبعاد، يكون إنشاء مثل هذا الإحصاء القابل للضبط عبر التفاعل أكثر صعوبة بكثير.