华裔科学家惊人发现：“天使粒子”(图)

斯坦福大学终身教授张首晟（Shoucheng Zhang）。（视频截图）

【看中国2017年7月22日讯】（看中国记者方林编译/综合报导）据英国《独立报》报道，美国华裔物理学家公布一项重大发现，即发现了手性马约拉纳费米子的存在，验证了由一位意大利理论物理学家在80年前提出的预测——存在一类没有反粒子的粒子。

1937年，意大利理论物理学家埃托雷·马约拉纳（Ettore Majorana）预测了一种称为“费米子”（fermions）的奇怪粒子的存在，这些粒子拥有自己的反粒子。

马约拉纳当时预测，会不会有一类没有反粒子的粒子，或者说它们自身就是自己的反粒子。这个粒子被后来的物理学界称之为马约拉纳费米子，并和希格斯波色子、引力子、磁单极、暗物质等一起被视为人类最为梦寐以求的神秘粒子。

而现在，研究人员在著名科学杂志《科学》的一篇文章中报告说，他们已经找到“费米子”的首个证据。

来自UCLA（由何庆林、王康隆教授领导）和UC Irvine（由夏晶教授领导）的两个实验团队，和斯坦福大学终身教授张首晟（Shoucheng Zhang）的理论团队重要做出这一重大发现，在所提出的器件中实验上发现了手性马约拉纳费米子。

张首晟根据丹·布朗（Dan Brown）拍摄的惊悚影片《天使与恶魔》中一个由物质和反物质构成的炸弹，把新发现的粒子称为“天使粒子”（Angel Particle）。

张首晟教授制定实验计划并进行实验之后，他说：“我们的团队预测在哪里可以找到马约拉纳费米子。这个发现总结了基础物理学中最密集的探索之一，这跨越了80年。”

据认为，“费米子”的存在可以用于帮助实现量子计算机技术革命，这是一种比现有计算机强大许多倍的技术革命。其他科学家称这项研究是一个突破口。

量子世界本质上是并行的，一个量子粒子能够同时穿过两个狭缝。所以量子计算机能够进行高度并行的量子计算，远比经典计算机有效。

但是一个量子比特的信息非常难以存储，微弱的环境噪声都能够毁灭其量子特性。但马约拉纳费米子没有反粒子，提供了一种绝妙的可能性：一个量子比特能够存储在两个距离十分遥远的马约拉纳费米子上。这样存储在远离的两个马约拉纳费米子上的拓扑量子比特，本质上极其稳固。

麻省理工学院的理论物理学家、诺贝尔奖获得者Frank Wilczek教授说：“这看起来是一个非常新颖而清晰观察事物的方法。由于物理学家已经想到了这个实验中使用的材料种类可能会产生马约拉纳费米子，所以这根本不奇怪。但是他们把以前从未被放在一起的几个元素组合在一起，并且工程化制造了这样一种新的量子粒子，可以用一个清晰、健壮的方式来进行观察是一个真正的里程碑。”

斯坦福大学汤姆·德维奥教授（Professor Tom Devereaux）也表示：“这项研究最终会导致多年来一直寻找的手性马拉尼亚费米子。这将是该领域的里程碑。”