在極端條件下，物質都會出現哪些奇特的性質？

說一個最近在做相關的。

我們都知道，在導體中加一個電場能夠產生電流，。而又知道電磁本同源，那麼有沒有可能加一個磁場也會產生電流呢？就像這樣。在普通情況下來看，這好像是不可能的，因為電子在磁場中受力方向是垂直磁場的，磁場並不會做功。但是在某些極端情況，比如大型強子對撞機以及早起宇宙中的極端條件下，這是可以實現的。

下面內容比較專業，沒興趣的就到此為止了。

對於自旋的費米子，用Dirac方程來描述：

,

這個方程給出的解有四個，分別對應著左手正物質，右手正物質，左手反物質，右手反物質。正物質帶正電荷，反物質帶負電荷。在不為0的情況下，左右手的粒子是通過質量項混合在一起的，但是當質量為零，或者在實際情況下，電子以及夸克質量很小，在高能情況下可以忽略，左手粒子和右手粒子就互相獨立，互不干擾。而我們又知道，當有外磁場的情況下，正電荷的自旋趨向與磁場同向，負電荷自旋趨向與磁場方向相反，因此給這樣一團粒子加一個外磁場，就變成如下情況了：

其中R、L分別代表右手和左手粒子。左手粒子動量方向與自旋方向相反，右手粒子相同，所以上圖中的粒子運動方向是相反的。但是正常情況下，左右手粒子產生的數量平均起來是相同的，也就是上圖中向上向下的正負電荷數量分別都相同，最終的凈電流也為0。這麼看來也產生不了電流呀。

幸運的是，物理中總會有一些不那麼平庸的事情出現。在非阿貝爾理論中，比如QCD中，真空態是有無數個的，從微擾論來看這些真空態是等價的，但是用全局的眼光看，這些真空態是拓撲不等價的，而在高溫的情況下，實際的物理系統的真空是所有的真空態的疊加，這種效應等價於在原始QCD的拉氏量中加入一項（項，軸子），而這一項的出現就會導致局域的左右手物質產生不對稱！！！比如說，左手粒子比右手的多，因此在上圖中，L+向下運動，R+向上運動，這兩個就會產生一個凈向下的電流；同理，L-和R-也會產生一個凈向上的負電荷流，也就是凈向下的電流。總體上而言，就是一個凈向下的電流。定量的計算結果是：

，

其中是反應左右手粒子不對稱的一個量，叫做「手征化學勢」。

這個效應就叫做手征磁 效應（Chiral Magnetic Effect，CME），這個條件能夠在LHC，RHIC等對撞機上的重離子對撞實驗中產生，也就是產生夸克膠子等離子體（Quark-Gluon Plasma，QGP），這個過程中滿足高溫高壓強磁場的條件，所以能很好的檢測這個效應。實際上，這個效應也是宏觀量子效應的一種，同時也是檢測QCD等理論的重要實驗，這些年來也是高能物理前沿研究的熱點。

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