獨家對話發現「天使粒子」華人科學家：叫「太極粒子」可能更貼切

今天，一項物理學界的重大發現由4名華人科學家領銜的團隊作出：

首次發現了「天使粒子」——馬約拉納費米子（Majorana fermion）存在的證據！

這個重大發現到底有什麼意義？

本著科（hu）學（shuo）嚴（ba）謹（dao）的精神，外事兒（微信ID：xjb-waishier）盡量用大白話把這項非常專業的發現解釋清楚。

「粒子動物園」中各種類型的例子。

什麼是費米子？

我們都知道，粒子是自然界中能夠以自由狀態存在的最小物質組成部分。費米子就屬於眾多粒子形態中的一種。

為啥叫馬約拉納費米子？

二元對立是這個世界最普遍的一種狀態，比如有正就有反、有陰就有陽、有男就有女……1928年，英國物理學家保羅·狄拉克預言，每個粒子都有其對應的反粒子，這一預言在幾年後得到驗證。

不過在1937年，義大利物理學家埃托雷·馬約拉納（Ettore Majorana）做出了一個大膽的預言：

有沒有可能存在這樣一種粒子，他的反粒子就是自身？

義大利理論物理學家埃托雷·馬約拉納。

這種正反同體的粒子即被命名為馬約拉納費米子。（用「雌雄同體」是不是更好理解？）

不過，馬約拉納費米子到底存不存在？科學家們找啊找啊……在80年後的今天，終於由4位華人科學家領銜的團隊找到了。

馬約拉納費米子為啥被稱作「天使粒子」？

團隊之一的張首晟教授說，好萊塢電影《天使與魔鬼》中將正粒子比喻為天使、反粒子稱作為魔鬼，而正反同體的馬約拉納費米子的世界裡，「只有天使，沒有魔鬼」。

美國斯坦福大學張首晟教授。

為啥說這一發現能得諾獎？

2013年，來自英國和比利時的物理學家希格斯和恩格勒獲得諾貝爾物理學獎，以表彰他們「對希格斯玻色子的預測」。玻色子也是粒子的一種，由希格斯在1964年提出，後被稱作「上帝粒子」，2013年3月被歐洲核子研究組織探測到。

對比之下，科學界花了49年證明了「上帝粒子」的存在，然後兩位物理學家得了諾獎。如今又花了80年才證明「天使粒子」的存在。

所以……

這一發現有何現實意義？

量子物理學的發現要應用到實踐中，通常會有比較遠的路要走。「天使粒子」發現的最重要現實意義，在於未來或能幫助建造更穩定的量子計算機。

講了這麼多，明白一點了沒？

還沒明白的話，外事兒（微信ID：xjb-waishier）今天下午聯繫到了4名科學家之一的加州大學洛杉磯分校（UCLA）王康隆教授，我們來聽聽他怎麼說。

外事兒：怎麼想要去尋找馬約拉納費米子的？

王康隆：從1937年開始，針對這個假設的實驗就沒有取得突破性進展。近10年來，西方有很多人在探究它的存在，用了各種不同的方法，但都只得到了模稜兩可的結果。我們也想用實驗去證明它的存在。

外事兒：為啥叫它「天使粒子」？

王康隆：這個粒子本身就具有浪漫主義色彩。中國人講，有陰必有陽。很久以來，物理學也認為，宇宙中每一個基本費米粒子必然有相對應的反粒子。但馬約拉納費米子不一樣，它是正反同體的，就像是天使給我們的物質一樣。

不過，「天使粒子」這個名字我也是昨天才聽說，我認為不太適合。我覺得「太極粒子」可能更貼切。馬約拉納費米子正反同體，就像道家的陰陽八卦圖一樣。

王康隆受聘為清華大學微電子學研究所客座教授。

外事兒：花了多久才發現它的存在？

王康隆：發現「天使粒子」對我們團隊而言是一個意外的驚喜。我們最初並沒有說，「哇，我們十幾年後一定要找到『天使粒子』」，而是在準備了大量的實驗材料，做了大量的前期研究後，才一步一步走到這裡的。

雖然從最初準備實驗到現在已經有13年了，但我們真的很驚喜，沒想到這麼順利就能發現「天使粒子」。

外事兒：幾個團隊是怎麼組成的？

王康隆：實驗的主要參與者都是華人。上海科技大學的寇煦豐和UCLA的何慶林都是我的學生，張首晟教授帶領的斯坦福大學研究團隊是後來加入的。

這個實驗非常複雜，參與其中的科研人員不計其數。設計實驗目標與過程、主要的實驗操作、撰寫論文這些主要工作，主要是我和UCLA的團隊完成的。

發現「天使粒子」的實驗平台。

外事兒：會以此衝擊諾貝爾獎嗎？

王康隆：從來沒想過。我是做科學的，做科學的不會想這個問題，只想好好把實驗做好。我認為諾獎是一個機遇，每天想拿獎不好，就不是一個做學問的態度了，就不是為了做物理，而是為了獎去做的。

外事兒（微信ID：xjb-waishier）：接下來有什麼計劃？

王康隆：我還想進一步探究下去。高級動物有男有女，兩性是分開的。但再往細微處研究，細胞就沒有男女之分了。粒子是更基礎的物質，今天，我們發現一個粒子可以既包含陰性又包含陽性。那麼，更基礎的物質是什麼樣的？這個世界究竟是什麼樣的？我想進一步探究下去。

而且，這次實驗都是在美國完成的，以後的實驗，我想和國內合作研究，這就更棒了。

文/池寧喬

本文為"外事兒"（微信ID：xjb-waishier）原創內容，未經新京報書面授權，不得轉載和使用。

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