物理学重大突破发现“天使粒子” 华人团队立大功

国际物理学界80年来一直在追寻的神秘粒子终于现身。昨日，学术期刊《科学》（Science）在线发表四位华人科学家领衔的科研团队的最新研究成果：首次发现手*马约拉纳费米子&rd...

法律法规网综合消息 　　国际物理学界80年来一直在追寻的神秘粒子终于“现身”。昨日，学术期刊《科学》（Science）在线发表四位华人科学家领衔的科研团队的最新研究成果：首次发现“手*马约拉纳费米子”。它的独特之处在于，是费米子中唯一的正反同体粒子。

　这一研究成果由美国加利福尼亚大学洛杉矶分校王康隆课题组主导，斯坦福大学张首晟课题组及上海科技大学寇煦丰课题组等8家单位合作完成。通讯作者何庆林、寇煦丰、张首晟、王康隆，均为华人科学家。

　反粒子是其本身的神秘粒子终现身

　粒子世界有两大家族，费米子和玻*子。目前人类已知的所有基本物质粒子都是费米子，是构成物质的原材料（电子、夸克、中微子），而传递作用力的粒子（光子、介子、胶子、W和Z玻*子）都是玻*子。

　较早之前，学界普遍认为，每一种费米子都有它的反粒子，且状态与粒子本身相反。1937年，意大利物理学家埃托雷·马约拉纳（Ettore Majorana）预言，自然界中可能存在一类特殊的费米子，它的反粒子就是它自身，这种费米子被称为“马约拉纳费米子”。

　不过，马约拉纳费米子存在的证据一直未被发现，它和中微子、希格斯玻*子等一起，成为理论早有预言但长期无法验证的粒子。80年后，终于有一支科研团队证明了它的存在。

　张首晟以“天使粒子”为团队新发现的这种独特费米子命名。他说，过去学界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。

神秘“天使粒子”的发现有怎样的价值？

　“马约拉纳费米子是上世纪三十年代理论上预言的可能存在的一种基本粒子”，中国科学院卡弗里理论物理研究所所长张富春表示，马约拉纳费米子是与物理大原理一致的，没有原因不存在，“以后主要的猜测是，中微子也许就是这一类粒子，所以它的发现很重要”。

　北京大学物理学院一位研究员解释说，通常的粒子都在某种程度上遵循粒子数守恒定律，如果要产生必须同时产生对应的反粒子，但是马约拉纳费米子可以“凭空”成对产生，因为它是自己的反粒子。

　“如果这个实验和理论解释都没有问题，那应该是首次发现手*马约拉纳费米子”，该研究员解释说，“手*”（chiral）可以大致认为是这种粒子只沿一个方向运动，这通常被认为有可能用来实现低能耗的信息传输和处理。

　有国际同行评价，发现马约拉纳费米子是继发现“上帝粒子”（希格斯玻*子）、中微子、引力子之后的又一里程碑发现，不仅具有重大的理论意义，而且具有重要的潜在应用价值：让量子计算成为现实。

　关于量子计算，前述研究员解释说，量子计算机在很多方面都可以超越现在的经典计算机，通常举的例子是基于量子计算机的著名Shor算法，可以迅速破解RSA公钥密码，而这一密码是现在很多网络加密通信的基础，比如https协议。因此许多国家在发展量子计算机的同时也在发展基于量子物理的加密和通信方法。