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四華人科學家發現天使粒子最重要的意義是改變了基礎物理,也改變人們一直認知的正反對立的世界觀。
2017/07/23 02:51:51瀏覽396|回應0|推薦2

我國76歲的王康隆自台灣成功大學電機系畢業後,赴美取得麻省理工學院電子工程博士學位。他不僅是成大傑出校友,去年更當選中研院院士。協助發現「天使粒子」,開啟物理學新時代!天使粒子,將有助科學家建造穩定的「量子電腦」,最重要的意義是改變了基礎物理,也改變人們一直認知的正反對立的世界觀這項成果由美國加州大學洛杉磯分校王康隆課題組、美國史丹佛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,通訊作者為何慶林、寇煦豐、張首晟、王康隆,均為華人科學家。但來自台灣也是中研院士的王康隆認為,叫「太極粒子」更貼切新華社報導,張首晟稱該粒子有助建造更穩定的量子電腦,進行比一般電子電腦更快的量子運算。

由台灣中研院院士王康隆等4位華人物理學家領銜的團隊,透過一連串實驗,首次證明一種基本粒子「馬約拉納費米子」的存在,解開困擾學界長達80年的謎團,將有助科學家建造穩定的「量子電腦」,卓越成果前天發表在美國知名期刊《科學》。

物理學界長期假設「基本粒子」(如費米子、玻色子)必存在相對應的「反粒子」,但1937年義大利物理學家馬約拉納提出假設,稱有一類粒子,可能沒有反粒子,後人稱為「馬約拉納費米子」。80年來沒有科學家能證明這個神秘粒子的存在,直到華裔美籍物理學家、史丹佛大學物理系教授張首晟的團隊才成功。新華社報導,張首晟稱該粒子有助建造更穩定的量子電腦,進行比一般電子電腦更快的量子運算。張生於上海,師從諾貝爾物理獎得主楊振寧。他也是美國國家科學院院士,楊振寧曾盛讚,張「獲得諾貝爾獎只是時間問題」。76歲的王康隆自台灣成功大學電機系畢業後,赴美取得麻省理工學院電子工程博士學位。他不僅是成大傑出校友,去年更當選中研院院士但來自台灣也是中研院士的王康隆認為,叫「太極粒子」更貼切。(國際中心/綜合外電報導)這則也看了嗎?
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翻攝CGTN

重大突破 華人科學家發現天使粒子,天使粒子最重要的意義是改變了基礎物理,也改變人們一直認知的正反對立的世界觀。
紐約時間2017-07-21 09:10 PM  
【新唐人北京時間2017年07月22日訊】由4位華人科學家領銜的科研團隊找到正反同體的「天使粒子」-馬約拉納費米子,相關論文21日發表在《科學》雜誌上。這是國際物理學界長達80年追尋的神秘粒子。這項物理學界的重大突破,將有助於量子計算發展。這項成果由美國加州大學洛杉磯分校王康隆課題組、美國史丹佛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,通訊作者為何慶林、寇煦豐、張首晟、王康隆,均為華人科學家。

這個被稱為馬約拉納費米子Majorana fermion)的粒子,和引力子、磁單極、暗物質等一起被視為人類最為夢寐以求的神秘粒子。

1928年,物理學家保羅•迪拉克(Paul Dirac)做出了驚人預測。他認為宇宙的每個基本粒子,都有一個相對的反粒子,就像是一對雙胞胎,但是帶著正負能量。當它們相遇時會相互煙滅,釋放出一股能量。幾年後,物理學家確實發現了反物質,即和電子相對的正電子(positron)。

1937年,意大利理論物理學家馬約拉納作了更大膽的假設,他認為在一個名為費米子(包括質子、中子、電子、中微子誇克)的粒子類別中,存在一類自身沒有反粒子的粒子。

不過,80年來物理學家始終未能找到這種自身沒有反粒子的粒子,直到2010~2015年之間,張首晟與其團隊連續發表3篇論文,精準預言在哪裡能夠找到馬約拉納費米子。

張首晟接受stanford.edu訪問時表示,他將這個新發現的正反同體粒子稱為「天使粒子」的靈感來自電影《天使與魔鬼》。「這部電影作品描述了正反粒子湮滅爆炸的場景」,他說,「不過,我們今天在量子世界裡,找到了只有天使、沒有魔鬼的完美世界。」

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張首晟表示,天使粒子最重要的意義是改變了基礎物理,因為它改變人們一直認知的正反對立的世界觀。

他說,原先大家認為量子是最小單位,而天使粒子讓一個量子單位可以拆為兩半,讓量子變得更穩定。這也就說,馬約拉納費米子能用於構造穩固的拓撲量子計算機,使得有效的量子計算成為可能。

張首晟還指出,目前這項科學已經可以開始應用。現在谷歌和微軟已經提供了支持,未來,在中國大陸也會開始進行應用。

張首晟出生於中國大陸上海市,17歲赴德留學,專研理論物理學,33歲被評為史丹佛大學終身教授。他曾獲得歐洲物理獎、美國奧利弗巴克利獎、狄拉克獎(Dirac Medal)與美國富蘭克林獎等獎項。

報你知 ː手性(chirality、/kaɪˈrælɪtiː/)一詞源於希臘語詞幹「手」χειρ(ch[e]ir),在多種學科中表示一種重要的對稱特點。 如果某物體與其鏡像不同,則其被稱為「手性的」,且其鏡像是不能與原物體重合的,就如同左手和右手互為鏡像而無法疊合。發表在科學雜誌的研究: Chiral Majorana fermion modes in a quantum anomalous Hall insulator–superconductor structure  (記者李紅報導/責任編輯:許惠安) 

 馬約拉納費米子(英語:Majorana fermion)是一種費米子,它的反粒子就是它本身。與此相反,狄拉克費米子(Dirac fermion)則是指反粒子與自身不同的費米子。

  這一概念由埃托雷·馬約拉納於1937年提出[1],他對狄拉克方程式改寫得到了馬約拉納方程式,可以描述中性自旋1/2粒子,因而滿足這一方程的粒子為自身的反粒子。

  馬約拉納費米子與狄拉克費米子之間的區別可以用二次量子化的產生及湮沒算符表示。產生算符γ†j產生量子態為j的費米子,湮沒算符γj則將其湮沒(或者說產生相應的反粒子)。狄拉克費米子的γ†j與γj不同,而馬約拉納費米子中兩者相同。

  據鳳凰網最新報道:

  據英國《自然》雜誌網站2月29日(北京時間)報道,荷蘭代爾夫特理工大學的科學家李·考文霍夫在美國物理學會於2月29日舉辦的年度大會上發表演講時表示,他們或許已製造出了神秘莫測的馬約拉納費米子,這一粒子有望在量子計算中用來形成穩定的比特。如果研究結果獲得證實,那將是物理學領域的重大突破。

  量子粒子分為兩大類:費米子(如電子、質子)和玻色子(如光子、介子)。玻色子可以成為其自身的反粒子,而費米子擁有與自身完全不同的反粒子。但1937年,義大利物理學家埃托雷·馬約拉納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,並預測自然界中可能存在一種費米子是自己的反粒子,人們將其稱為馬約拉納費米子,認為其在量子計算中可用來形成穩定的比特。

  幾十年來,粒子物理學家們一直在尋找馬約拉納費米子。2008年後,凝聚態物理學家們開始思考一些新方法,讓馬約拉納費米子能從固體物質內電子的集體行為中形成,尤其是在固體物質同超導體或一維電線相互接觸的表面形成。今年1月9日,《自然》雜誌網站還撰文指出,物理學家們將在2012年發現馬約拉納費米子。

  現在,考文霍夫團隊宣稱,他們或許已製造出了馬約拉納費米子。在他們設計的裝置中,銻化銦納米線同一條電路相連,該電路一端有一個黃金觸點而另一端有一塊超導體薄片,接著,科學家們將這套設備暴露到一個中等強度的磁場內。隨後,他們測量了納米線的導電率,結果表明,在電壓為零時,導電率出現了一個峰值,這同一對馬約拉納費米子形成相吻合,在銻化銦納米線同超導體薄片接觸區域的兩端各有一個馬約拉納費米子。為了確保結果可靠,該研究團隊改變了磁場的方位並檢查峰值的到來和離開,與馬約拉納費米子出現預計的情況一樣。

  儘管此前已有其他團隊報告過馬約拉納費米子在固體物質中「現身」的間接證據,但哈佛大學的物理學家傑·叟聽了考文霍夫的演講后表示,這是一個直接的測量,「我認為這是迄今最富成效的實驗,很難認為這不是馬約拉納費米子。」不過,考文霍夫製造出的這些粒子是否足夠「長壽」用來做量子比特還有待研究。

  如果最新研究結果經得起檢驗,它將不僅率先製造出馬約拉納費米子,更是固體物理學領域的重大進步。人們認為,至今還沒有被直接觀測到的中性微子可能組成了宇宙中大多數甚至全部的暗物質,其可能是一種馬約拉納費米子。但來自台灣也是中研院士的王康隆認為,叫「太極粒子」更貼切。

 

 

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