華人科學家找到天使粒子 天使粒子是什麼
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【導讀】:今天華人科學家找到天使粒子上熱搜了,那麼,天使粒子是什麼?找到天使粒子有什麼重要的意義,天使粒子象徵着什麼?下面和小編一起看看吧。
物理學迎來重大突破:由4位華人科學家領銜的科研團隊終於找到了正反同體的“天使粒子”——馬約拉那費米子,從而結束了國際物理學界對這一神祕粒子長達80年的漫長追尋。
相關論文發表在今天出版的《科學》雜誌上。
該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,通訊作者爲何慶林、寇煦豐、張首晟、王康隆,均爲華人科學家。
諾貝爾獎獲得者Frank Wilczek評價這項工作時說: 張首晟與團隊設計了全新的體系, 並在實驗中清晰地測量到馬約拉那費米子,這真是一項里程碑的工作。
國際同行指出: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,不僅具有重大的理論意義,而且具有重要的潛在應用價值:讓量子計算成爲現實。
“神祕的正反同體粒子,讓我們等了80年”
在物理學領域,構成物質的最小、最基本的單位被稱爲“基本粒子”。
它們是在不改變物質屬性前提下的最小體積物質,也是組成各種各樣物體的基礎。
基本粒子又分爲兩種: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。
東方西方哲學家都認爲,人類似乎生活在一個充滿正反對立的世界:有正數必有負數,有存款必有負債,有陰必有陽,有善必有惡,有天使必有惡魔。 1928年,偉大的理論物理學家狄拉克(Dirac)作出驚人的預言:宇宙中每一個基本費米粒子必然有相對應的反粒子。根據愛因斯坦E=mc²的質能公式,當一個費米子遇上它的反粒子,它們會相互湮滅,從而使兩個粒子的質量消失並轉化爲能量。
從此以後,宇宙中有粒子必有其反粒子被認爲是絕對真理。
然而,會不會存在一類沒有反粒子的粒子,或者說正反同體的粒子?
1937年,意大利理論物理學家埃託雷·馬約拉那(Ettore Majorana)在他的論文中猜測有這樣神奇的粒子存在,即我們今天所稱的馬約拉那費米子。
不幸的是,他本人做出這一猜測後在一次乘船旅行中神祕失蹤。
自此以後,尋找這一神奇粒子成爲了物理學家門夢寐以求的探索目標。
天使粒子是馬約拉那費米子
張首晟將這新發現的手性馬約拉那費米子命名爲“天使粒子”。
這個名字來源於丹·布朗的小說及其電影《天使與魔鬼》。
“這部作品描述了正反粒子湮滅爆炸的場景。過去我們認爲有粒子必有其反粒子,正如有天使必有魔鬼。但今天,我們找到了一個沒有反粒子的粒子,一個只有天使,沒有魔鬼的完美世界。”張首晟說。
科學家們認爲,在粒子物理中,標準模型範疇之外的中微子可能是馬約拉那費米子。
而要驗證這一猜想,需要進行無中微子的beta雙衰變實驗。
可惜的是,這項實驗所要求的精度在今後的10年到20年以內都難以達到。
張首晟把突破口轉向凝聚態物理。
從2010年到2015年,張首晟團隊連續發表三篇論文,精準預言了實現馬約拉那費米子的體系及用以驗證的實驗方案。
張首晟指出,從基本科學發現到技術應用往往需要多年時間,但天使粒子的發現意味着量子計算已成爲可能。
他解釋說,量子世界本質上是平行的,一個量子粒子能夠同時穿過兩個狹縫。因此,量子計算機能夠進行高度並行的計算,遠比經典計算機有效。以算術問題爲例,如果給出一個很大的數字,問這個數字能否拆成兩個數字的乘積,那麼經典計算機只能用窮舉法逐一嘗試整除計算,而量子計算機可以在一瞬間同時完成所有可能項的測算。
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