天使粒子解開物理界80年難題

中國時報【王嘉源╱綜合報導】 美國史丹福大學教授張首晟等4位華人科學家領銜的科研團隊，20日在美國《科學》（Science）期刊上發表報告說，他們首次發現了正反同體的「天使粒子」存在的證據。這一重大突破解決了困擾量子物理學80年的難題，對量子計算發展也是一大助力。 英國物理學家保羅．狄拉克於1928年預言，每一個基本粒子都有對應的反粒子。1937年，義大利物理學家埃托雷．馬約拉納又預言，自然界中可能存在一類特殊粒子，它們的反粒子就是自身，這種正反同體的粒子被稱為「馬約拉納費米子」（Majorana fermion）。 不過，馬約拉納費米子一直未被發現，如今，張首晟團隊終於找到了它存在的證據。張首晟把他們發現的馬約拉納費米子稱為「天使粒子」。張首晟上海出生，17歲赴德留學，33歲被聘為史丹福大學終身教授。他師承最早華人諾貝爾獎得主楊振寧，楊曾預言張也可獲諾貝爾物理學獎。 香港中通社報導說，從2010年到2015年，張首晟的理論團隊連續發表3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。美國加州大學洛杉磯分校的何慶林、王康隆及歐文分校的夏晶領導的實驗團隊依照其理論預測，成功發現了「手性」（chirality）馬約拉那費米子，為持續了整整80年的科學探索畫下圓滿句點。 另據新華社報導，按照理論團隊預言，研究人員搭建了一個將普通超導體薄膜置於「量子反常霍爾效應」薄膜（即磁性拓撲絕緣體）之上的混合器件。施加低強度外磁場後，研究人員測量到了半整數量子平臺，這成為「手性」馬約拉納費米子存在的實驗證據。 張首晟解釋說，在以往的量子反常霍爾效應實驗中，隨著調節外磁場，會出現整數量子平臺。這是通常的粒子行為。馬約拉納費米子沒有反粒子，相當於半個傳統粒子，因此當把普通超導體置於量子反常霍爾效應薄膜之上時，在通常的整數量子平臺之外，會新出現半整數量子平臺。