史上今日：2016年6月22日 我國科學家成功捕捉馬約拉納費米子

2016年6月22日，上海交通大學賈金鋒科研團隊宣布，通過一種由拓撲絕緣體材料和超導體材料複合而成的特殊人工薄膜，在實驗室中成功捕捉到了馬約拉納費米子。這也是世界上首次確切探測到馬約拉納費米子的存在，不僅有助於量子計算機的研製，還有助於進一步揭開暗物質的謎團。

早在1937年，義大利理論粒子物理學家埃托雷·馬約拉納就預言，自然界中可能存在著一種特殊的費米子，這種費米子的反粒子和它本身的「長相」，「脾氣」完全一樣，可以說它們的反粒子就是自己本身。但是在最初的研究階段，沒人知道這種神秘的粒子會以什麼形式出現，也不知在何種條件下進行觀測，所以多年來，科學家並未能確切觀測到馬約拉納費米子的存在。

中國科學家在經過多次試驗之後，把超導材料放在下面，使它上方「生長」出了拓撲絕緣體薄膜，讓拓撲絕緣體薄膜的表面變成拓撲超導體，直接把馬約拉納費米子從「暗處」翻到了「明面」，為尋找馬約拉納費米子奠定了重要的材料基礎。在此基礎上，他們仔細搜索拓撲超導體上的所有蛛絲馬跡。雖然之後陸續找到了一些神秘粒子存在的跡象，但是一直不能最終確定這些跡象就一定代表馬約拉納費米子的本質特徵。

直到2015年底，科學家在通過用自旋極化的掃描隧道顯微鏡在「人造拓撲超導薄膜」表面的渦旋中心進行了仔細測量之後，終於直接觀察到了由馬約拉納費米子所引起的特有自旋極化電流現象，這是馬約拉納費米子存在的確定性證據。2016年初，研究團隊通過大量的理論計算，發現計算結果完全支持實驗觀測到的結果；同時，通過反覆對比實驗，確認只有馬約拉納費米子才能產生這種自旋極化電流的現象。

至此，馬約拉納費米子的神秘面紗終於被揭開。這一費米子的發現，意味著人類在量子物理學領域取得了一個重大突破，同時也意味著在固體中實現拓撲量子計算成為可能。

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