ボソンでもフェルミオンでもない粒子エニオンが1次元にも存在

2026-02-03 沖縄科学技術大学院大学(OIST)

沖縄科学技術大学院大学(OIST)とオクラホマ大学の研究チームは、ボソンでもフェルミオンでもない粒子「エニオン」が1次元系にも存在し得ることを理論的に示し、その性質を初めて体系的に記述した。従来、エニオンは主に2次元系でのみ実現すると考えられてきたが、本研究では1次元に特有の粒子交換過程に着目し、交換統計が連続的に変化することを明らかにした。さらに、交換因子を制御可能なパラメータとして操作し、極低温原子系などの実験装置で1次元エニオンを観測するための具体的な手法(レシピ)を提示した。本成果は、量子粒子の分類に関する基本概念を拡張するとともに、低次元量子系の新たな物性研究や量子シミュレーションへの応用を切り開く基盤となる。

ボソンでもフェルミオンでもない粒子エニオンが1次元にも存在

<関連情報>

二体相互作用を持つ同一の一次元エニオンの普遍運動量テール Universal momentum tail of identical one-dimensional anyons with two-body interactions

Raúl Hidalgo-Sacoto, Thomas Busch, and D. Blume
Physical Review A  Published 11 December, 2025
DOI: https://doi.org/10.1103/zf6z-2jjs

Abstract

Nonrelativistic anyons in one dimension possess generalized exchange statistics in which the exchange of two identical anyons generates a phase that is governed by the spatial ordering of the particles and the statistical parameter . Working in the continuum, we demonstrate the existence of two distinct types of one-dimensional (1D) anyons, namely, bosonic anyons and fermionic anyons. We identify a many-body Hamiltonian with additive two-body zero-range interactions that supports bosonic and fermionic anyon eigenstates, which are, for arbitrary interaction strength, related through a generalized bosonic-anyon–fermionic-anyon mapping, an extension of the celebrated Bose-Fermi mapping for zero-range interacting 1D systems. The momentum distributions of bosonic and fermionic anyons are distinct: while both feature k−2 and k−3 tails, the associated prefactors differ. Our work reveals intricate connections between the generalized exchange statistics, the universal two- and three-body Tan contacts of systems consisting of N identical particles, and the emergence of statistics-induced chiral symmetry breaking.

1701物理及び化学
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