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物理学重大突破:科学家兼投资人张首晟团队找到“天使粒子”

2017-07-21 16:37:25    第一财经  参与评论()人

据人民网消息,物理学迎来重大突破:由4位华人科学家领衔的科研团队终于找到了正反同体的“天使粒子”——马约拉那费米子,从而结束了国际物理学界对这一神秘粒子长达80年的漫长追寻。

相关论文发表在今天出版的《科学》杂志上。该成果由加利福尼亚大学洛杉矶分校王康隆课题组和美国斯坦福大学教授张首晟课题组、上海科技大学寇煦丰课题组等多个团队共同完成,通讯作者为何庆林、寇煦丰、张首晟、王康隆,均为华人科学家。

只有天使,没有魔鬼的完美世界

在物理学领域,构成物质的最小、最基本的单位被称为“基本粒子”。它们是在不改变物质属性前提下的最小单位。基本粒子又分为两种:费米子和玻色子。

1928年,伟大的理论物理学家狄拉克(Dirac)作出惊人预言:宇宙中每一个基本费米粒子必然有相对应的反粒子。根据爱因斯坦的质能公式,当一个费米子遇上它的反粒子,它们会相互湮灭,从而使两个粒子的质量消失并转化为能量。

会不会存在一类没有反粒子的粒子,或者说正反同体的粒子?1937年,意大利理论物理学家埃托雷·马约拉那(Ettore Majorana)在他的论文中猜测有这样神奇的粒子存在,即我们今天所发现的天使粒子——马约拉那费米子。

科学家们认为,在粒子物理中,标准模型范畴之外的中微子可能是马约拉那费米子。验证这一猜想需要进行无中微子的beta双衰变实验。可惜这项实验所要求的精度在今后的10年到20年以内都难以达到。

华人科学家张首晟把突破口转向凝聚态物理。2010年到2015年间张首晟团队连续发表三篇论文,精准预言了实现马约拉那费米子的体系及用以验证的实验方案。王康隆等实验团队依照张首晟的理论预测,成功发现了手性马约拉那费米子,为持续了整整80年的科学探索画上了圆满的句号。

张首晟将这一新发现的手性马约拉那费米子命名为“天使粒子”,这个名字来源于丹·布朗的小说及其电影《天使与魔鬼》。“过去我们认为有粒子必有其反粒子,正如有天使必有魔鬼。但今天,我们找到了一个没有反粒子的粒子,一个只有天使,没有魔鬼的完美世界。”张首晟说。