物質與反物質相遇會爆炸消失，科學家剛發現的「天使粒子」為啥能正反同體？

從昨天開始，物理學界曝出一條大新聞，四位華人科學家領銜的團隊找到了正反同體的「天使粒子」——馬約拉那費米子，這一歷史性突破結束了國際物理學界對這一神秘粒子長達80年的漫長追尋。很多業內人士指出：發現馬約拉那費米子是繼發現「上帝」粒子（希格斯波色子）、中微子、引力子之後的又一里程碑發現，既是對理論物理學的重大貢獻，又具有重要的實際應用價值，因為它能讓量子計算成為現實。

那麼這種神奇的「天使粒子」——馬約拉那費米子到底是一種什麼東西呢？這裡簡要的做一下科普：在物理學領域，構成物質的最小、最基本的單位被稱為「基本粒子」，為什麼稱它們是「基本」粒子呢？是因為在不改變物質屬性前提下物質所達到的最小狀態就是它們了，也就是說它們是組成各種各樣物體的最基本的東西。

在量子物理學領域，基本粒子被認為可分為兩大類，即費米子和玻色子，分別以美國物理學家費米和印度物理學家玻色的名字命名。費米子包括電子、質子等，玻色子則是光子、介子等。

中國思想家認為萬物有陰就有陽，西方哲學家認為事物有正必有反，在基本粒子的領域也一樣，科學家們也認為每一種基本粒子都有它的反粒子，比如物理學家狄拉克就於1928年提出這一觀點：宇宙中每個基本費米粒子必然有相對應的反粒子，那麼正反粒子相遇會怎麼樣呢？根據愛因斯坦E=mc2的質能關係式，當一個費米子遇上它的反粒子，它們會瞬間融合消失並轉化為能量爆發出來。

但是在通常狀態下，玻色子可以成為其自身的反粒子，而費米子卻擁有與自身完全不同的反粒子。所以一直以來，科學家們對費米子的特性就沒少進行研究和實驗。還在1937年的時候，義大利物理學家埃托雷·馬約拉納就對英國物理學家保羅·狄拉克用於描述費米子和玻色子行為的方程式進行了改寫，他通過計算髮現自然界中可能存在一種費米子是自己的反粒子，人們就將他預言這的這種粒子稱為馬約拉納費米子，因為這種粒子的穩定性，科學家們認為認為其在量子計算中可用來形成穩定的比特，從而使得量子計算成為可能。

自從馬約拉納提出這種粒子的預言之後，科學家們就開始不斷的探索，至今已經80年，四位華人科學家何慶林、寇煦豐、張首晟、王康隆精誠合作，從理論和實驗方面完全解決了這一難題，成功發現了馬約拉納費米子，成果由加利福尼亞大學洛杉磯分校王康隆課題組和美國斯坦福大學教授張首晟課題組、上海科技大學寇煦豐課題組等多個團隊共同完成，相關論文已發表在昨天出版的《科學》雜誌上。著名華人科學家諾貝爾獎獲得者楊振寧教授在得知這一消息的當時就說，這是一定可以獲得諾貝爾獎的科研成果。

那麼為什麼稱馬約拉納費米子為「天使粒子」呢？是因這次科研成果的理論貢獻者張首晟教授將它命名的，這個名字來源於丹·布朗的小說《天使與魔鬼》，作品中就描述了正反粒子湮滅爆炸的場景。不過張首晟教授這樣說：「過去我們認為有粒子必有其反粒子，正如有天使必有魔鬼。但今天我們卻找到了一個沒有反粒子的粒子（如果說馬約拉那費米子也有反粒子，那麼反粒子也是它自身）：只有天使，沒有魔鬼。」，這種穩定的粒子或將為量子計算開創輝煌的未來。

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