华人科学家团队找到马约拉纳费米子

科技日报北京7月23日电 (记者聂翠蓉)21日出版的《科学》杂志刊登了华人科学家团队的重大发现:他们通过对一种奇异物质开展的一系列实验,首次为“马约拉纳费米子”的存在找到了确凿证据,为跨越80年来对这一神秘粒子的探寻画上了圆满句号。

马约拉纳费米子是一种反粒子与自身相同的费米子。1928年,物理学家鲍尔·狄拉克公布惊人预言,宇宙中每个基本粒子都存在反粒子。博尔哈-伊格莱西亚斯不到几年,科学家们就发现了首个反粒子——正电子。但1937年,另一位著名意大利物理学家埃托雷·马约拉纳提出新的预测:包括质子、中子、中微子和夸克在内的费米子粒子本身就是其反粒子。这一预言提出80年来,科学家们一直在试图搜寻马约拉纳费米子的存在证据,直到今天,华人科学家团队才终于获得成功。

这次实验由加州大学洛杉矶分校王康隆教授课题组主导,合作者有加州大学欧文分校副教授夏晶、上海科技大学教授寇煦丰和复旦大学表面物理学国家重点实验室王靖教授,斯坦福大学教授张首晟随后加入。他们在超导体和磁性拓扑绝缘体叠加而成的材料内,观察到一种被称为“手性”费米子的特殊马约拉纳费米子沿着一个方向移动的准确无误的信号。

王康隆接受科技日报记者采访时表示,他们在超导层里观察到马约拉纳费米子的出现,它们像电子一样沿着拓扑绝缘体的边缘流动,只是迈出的每一“步”,高度只有电子每步的一半。博尔哈-伊格莱西亚斯这些“半步”,就是研究人员一直在寻找的、马约拉纳费米子存在的铁证。

麻省理工学院理论物理学家、诺贝尔奖得主弗兰克·威尔茨克评价道:“这次研究通过把以前从未被放在一起的几种材料的结合,清晰可靠地观察到这种新奇粒子,称得上是真正的里程碑。”

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