魏星

基本粒子在物理學(xué)領(lǐng)域是指構(gòu)成物質(zhì)的最小、最基本的單位，分為費(fèi)米子和玻色子兩種。1928年，英國(guó)理論物理學(xué)家保羅·狄拉克（P.A.M.Dirac）預(yù)言：宇宙中每一個(gè)基本費(fèi)米粒子必然有相對(duì)應(yīng)的反粒子。這一理論曾被視為真理。1937年，意大利理論物理學(xué)家埃托雷·馬約拉納（E.Majorana）預(yù)言了存在這樣一種粒子——反粒子就是其本身，即馬約拉納費(fèi)米子。目前的基本粒子中，除了仍缺乏本質(zhì)了解的中微子外，尚無(wú)已知的馬約拉納費(fèi)米子。

科學(xué)家一直試圖通過(guò)實(shí)驗(yàn)尋找馬約拉納費(fèi)米子，并在近五年內(nèi)發(fā)現(xiàn)了馬約拉納費(fèi)米子存在的一些證據(jù)，但都不能排除其他效應(yīng)的影響。2017年7月21日，何慶林、寇煦豐、張首晟、王康隆4位華人科學(xué)家領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)，在《科學(xué)》（Science）期刊上發(fā)表了論文《量子反?；魻栃?yīng)絕緣體—超導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的手性馬約拉納費(fèi)米子邊緣模》（Chiral Majorana fermion modes in a quantum anomalous Hall insulatorsuperconductor structure），宣稱發(fā)現(xiàn)了馬約拉納費(fèi)米子存在的第一個(gè)堅(jiān)實(shí)證據(jù)，并為這種手性馬約拉納費(fèi)米子取名為“天使粒子”。

盡管這次發(fā)現(xiàn)的并非真正的馬約拉納費(fèi)米子，而是“準(zhǔn)粒子”（作為固態(tài)系統(tǒng)中簡(jiǎn)化多體問(wèn)題的手段之一而引入的數(shù)學(xué)模型），只是證明了具有馬約拉納費(fèi)米子激發(fā)的輸運(yùn)態(tài)，但這是世界上首次實(shí)現(xiàn)其粒子的量子化，是世界上首次實(shí)驗(yàn)證明馬約拉納費(fèi)米子存在的最有力證據(jù)，并且可能有助于制造穩(wěn)定的量子計(jì)算機(jī)。各大媒體對(duì)此爭(zhēng)相報(bào)道，“天使粒子”的名詞迅速刷屏。

宇宙中有粒子必有其反粒子被認(rèn)為是絕對(duì)真理。然而，會(huì)不會(huì)存在一類沒(méi)有反粒子的粒子，或者說(shuō)正反同體的粒子？1937年，意大利理論物理學(xué)家埃托雷·馬約拉那（Ettore Majorana）在他的論文中猜測(cè)有這樣神奇的粒子存在，即我們今天所稱的馬約拉那費(fèi)米子。從2010年到2015年，張首晟團(tuán)隊(duì)連續(xù)發(fā)表三篇論文，精準(zhǔn)預(yù)言了實(shí)現(xiàn)馬約拉那費(fèi)米子的體系及用以驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)方案。王康隆等實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)依照張首晟的理論預(yù)測(cè)，成功發(fā)現(xiàn)了手性馬約拉那費(fèi)米子，為持續(xù)了整整80年的科學(xué)探索畫上了圓滿的句號(hào)。張首晟將這一新發(fā)現(xiàn)的手性馬約拉那費(fèi)米子命名為“天使粒子”，這個(gè)名字來(lái)源于丹·布朗的小說(shuō)及其電影《天使與魔鬼》?！段锢韺W(xué)重大突破：科學(xué)家找到“天使粒子”》（人民網(wǎng)，2017年7月21日）

“從實(shí)驗(yàn)上來(lái)講，目前全球還沒(méi)有一篇實(shí)驗(yàn)文章能夠觀察到馬約拉納費(fèi)米子的一維版?！焙螒c林解釋道，“這是我們本次工作的意義所在，更重要的是，我們是世界上首次觀測(cè)到馬約拉納費(fèi)米子的量子化現(xiàn)象。”……同為論文作者之一的張首晟教授認(rèn)為，“天使粒子”是一個(gè)完美的世界，只有天使，沒(méi)有魔鬼。因此提出這一新發(fā)現(xiàn)的手性馬約拉納費(fèi)米子稱為“天使粒子”。對(duì)此，作為第一作者的何慶林表示，因?yàn)閺奈锢韺用鎭?lái)說(shuō)馬約拉納費(fèi)米子陰陽(yáng)同體且呈現(xiàn)電中性，而且此次成果主要是華人科學(xué)家的突破，所以更傾向于“太極粒子”這一富于中國(guó)哲學(xué)意味的命名?！妒翘焓沽Ｗ舆€是太極粒子？第一作者何慶林有話說(shuō)》endprint