那麽，為什麽張首晟這次發現了名為“天使粒子”的手征馬約拉納費米子呢？這個我給妳分析解讀壹下，可能不對。畢竟我不是張首晟先生。我只能猜測和分析他的想法:
首先，是因為這個手性馬約拉納費米子非常特殊。從粒子物理學的狄拉克方程可以看出，壹般粒子既有正粒子也有反粒子。例如，電子和正電子不是同壹種粒子，而是兩種粒子——它就像我們的手掌壹樣，既有左手也有右手，而左手不等於右手。然而，這次發現的手征性馬約拉納費米子的特點是正粒子是反粒子，也就是說，這種粒子就像只有壹只手的外星人——左手還是右手？因此，根據西方人的思維習慣，壹般使用“天使和魔鬼”的比喻，所以現在天使和魔鬼被集成在同壹個粒子中，因此被命名為天使粒子。
其次，因為2012年發現了壹種重要的基本粒子，即希格斯粒子，被稱為上帝粒子。現在，也許是為了與上帝相對應並突出他的發現的重要性，它被命名為“天使粒子”。
此外，張首晟是著名的天使投資人，丹華資本負責他。天使這個詞應該是對他最親切的。
最後，可能是因為物理學家馬約拉納是壹個折翼的天使——他很早就去世了，年輕時就消失了，這成了物理學的壹個謎。這種粒子最初被稱為“手性馬約拉納費米子”。
積極和消極，陰陽，善惡...這個世界似乎充滿了對立面。英國物理學家保羅·狄拉克在1928中預言:每壹個基本粒子都有壹個對應的反粒子。幾年後，科學家在宇宙射線中發現了電子的反粒子正電子，驗證了這壹預言。1937年，意大利物理學家埃托雷·馬約拉納預言，自然界中可能存在壹種特殊的粒子，而它們的反粒子就是它們自己。這種雌雄同體的粒子被稱為馬約拉納費米子。
然而，馬約拉納費米子存在的證據壹直沒有找到。它與中微子和希格斯玻色子壹起，成為壹種長期被預測但長期無法驗證的粒子。現在，張首晟團隊終於找到了它存在的證據。
在尋找“天使粒子”的過程中，張首晟領導的理論團隊預測了什麽樣的實驗平臺可以用來尋找馬約拉納費米子，什麽樣的實驗信號可以作為證據；加州大學洛杉磯分校的何慶林、王康龍和歐文分校的夏靜領導的實驗團隊與理論團隊密切合作，在實驗中發現了最基本的馬約拉納費米子，稱為手征馬約拉納費米子。中國復旦大學和上海科技大學也為實驗做出了貢獻。
根據理論團隊的預測，研究人員構建了壹種混合裝置，將普通超導體薄膜放置在量子反常霍爾效應薄膜（即磁性拓撲絕緣體）上。在施加低強度外磁場後，研究人員測量了壹個半整數量子平臺，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，在以前的量子反常霍爾效應實驗中，隨著外部磁場的調整，會出現壹個整數量子平臺。這是通常的粒子行為。馬約拉納費米子沒有反粒子，這相當於壹個半傳統粒子。因此，當普通超導體放置在量子反常霍爾效應薄膜上時，在通常的整數量子平臺之外會出現壹個半整數量子平臺。
由四名中國科學家領導的研究團隊最終發現了雌雄同體的“天使粒子”——馬約拉納費米子，從而結束了國際物理學界對這種神秘粒子長達80年的漫長搜索。
相關論文發表在今天出版的《科學》雜誌上。該成果由加州大學洛杉磯分校的王康龍、斯坦福大學的張首晟和上海科技大學的寇旭峰共同完成。來文的作者都是中國科學家。
今天，《科學》雜誌發表了張首晟教授及其合作者的壹篇論文。這項工作體現了理論和實驗的良好結合。張老師是這項工作的理論負責人。根據張老師的理論方案，實驗團隊發現電導率表明電子的集體行為是二維反常量子霍爾效應絕緣體（即磁性拓撲絕緣體）與超導體之間的壹維界面上馬約拉納費米子的行為。
歸根結底，這是固體材料中電子的行為。但是在固體環境（核陣列和磁場等外部條件形成的復雜勢能）以及它們之間的相互作用下，大量電子可以簡單地描述為“準粒子”，這意味著大量電子在這裏的表現就像在最低能量狀態的基礎上激發了大量“準粒子”。為了強調這些“準粒子”是在壹個新的水平上誕生的，並且它們在所處的環境中與我們宇宙中的基本粒子相似，我們也可以將它們稱為“進化粒子”。
現在，張老師和他的合作者在特定的固體環境中發現了壹種類似馬約拉納費米子的喚起粒子。所謂“發現”是指導電行為必須用馬約拉納費米子來解釋。他們發現的馬約拉納費米子位於二維磁拓撲中絕緣體和超導體之間的壹維邊界，這使它具有手性，即它沿壹個方向運行。
費米子就是這樣壹種量子粒子。在同壹系統中，同壹費米子的狀態（考慮所有指標）必須是不同的。電子（無論是在自由空間還是在固體材料中）都是費米子。馬約拉納費米子是壹種特殊的費米子，即它的反粒子是自身。反粒子可以定義如下:產生壹個反粒子相當於消除壹個具有許多性質（動量、角動量、電荷等）的粒子。）與之相對。反之亦然，正負粒子是相對的。在宇宙的自由空間中還沒有發現馬約拉納費米子。中微子可能是也可能不是，答案是未知的。
張老師稱馬約拉納費米為天使粒子，因為他註意到在小說《天使與魔鬼》中，正負粒子湮滅，世界消失了，而馬約拉納費米可以比喻為這裏只有天使沒有魔鬼。
根據粒子物理學的定義，物質由兩種基本粒子組成，費米子和玻色子。費米子是物質的原材料（如構成質子和中子的輕子、誇克和中微子中的電子）。玻色子是傳遞力的粒子（光子、介子、膠子、W和Z玻色子）。
Majorana費米子是費米子的壹種，它被列入神秘粒子名單。它的獨特性在於它是壹個沒有反粒子的粒子，或者說反粒子是它自己的。
手性Majorana費米子的發現成功地結束了對這種神秘粒子長達80年的搜索。與丹·布朗描述正負粒子湮滅和爆炸的小說《天使與魔鬼》相比，張首晟提出新發現的手性馬略拉納費米子應該被稱為天使粒子:我們發現了壹個完美的世界，那裏只有天使，沒有魔鬼。
意義在於:
馬約拉納費米子的發現將從哲學層面挑戰人類對現有世界的認識，即世界並非完全對立，陰不壹定有陽，天使不壹定有惡魔。此外，這壹發現還具有更多實際意義——將有可能在固態下實現拓撲量子計算。
在張首晟看來，天使粒子的發現“非常非常神奇，這意味著壹個量子比特可以壹分為二，這對整個量子物理學有著根本性的改變。”
等待了80年天使粒子的出現。
1928年，英國物理學家保羅·狄拉克預言每個基本粒子都有自己的反粒子。幾年後，科學家在宇宙射線中發現了電子的反粒子正電子，驗證了這壹預言。
1937年，意大利物理學家埃托雷·馬約拉納預言，自然界中可能存在壹種特殊的粒子，而它們的反粒子就是它們自己。這種雌雄同體的粒子被稱為馬約拉納費米子。
積極和消極，陰陽，善惡...這個世界似乎充滿了對立面。
然而，馬約拉納費米子存在的證據壹直沒有找到。它與中微子和希格斯玻色子壹起，成為壹種長期被預測但長期無法驗證的粒子。現在，由中國科學家領導的研究團隊終於找到了它存在的證據。
神秘的兩性粒子
在之前的量子反常霍爾效應實驗中，隨著外磁場的調整，會出現壹個整數量子平臺。這是通常的粒子行為。馬約拉納費米子沒有反粒子，這相當於壹個半傳統粒子。因此，當普通超導體放置在量子反常霍爾效應薄膜上時，在通常的整數量子平臺之外會出現壹個半整數量子平臺。
為此，研究人員構建了壹種混合裝置，將普通超導體薄膜放置在量子反常霍爾效應薄膜（即磁性拓撲絕緣體）上。在施加低強度外磁場後，研究人員測量了壹個半整數量子平臺，這成為手性馬約拉納費米子存在的實驗證據。
根據愛因斯坦的質能轉換公式，當壹個粒子遇到它的反粒子時，它將湮滅並釋放能量。因此，研究團隊將他們發現的馬約拉納費米子稱為“天使粒子”。
在尋找“天使粒子”的過程中，中國科學家的理論團隊預測了哪些實驗平臺可以用來尋找馬約拉納費米子，以及哪些實驗信號可以作為證據。實驗團隊與理論團隊密切合作，最終發現了手性馬約拉納費米子，結束了持續80年的科學探索。中國復旦大學和上海科技大學也為實驗做出了貢獻。
其帶來的量子計算時代令人期待。
發現馬約拉納費米子的存在對於構建穩定的量子計算機有什麽實際意義？
目前看來，最大的用途之壹是幫助中國在未來建立壹個更穩定和世界領先的量子計算機！量子計算機是壹種具有超快並行計算和模擬能力的計算機。它的計算能力將提高數萬倍。
普通計算機只能按照時間順序逐個解決問題，而量子計算機可以同時解決多個問題。這種超快的速度可能會徹底改變所有行業。例如，精確到秒的天氣預報、可預測的交通狀況、新藥物成分的結構探索、外層空間的探索、人工智能和自動化等等，所有目前計算機需要通過窮盡方法逐壹探索的事業，都可能在瞬間完成。
張首晟總是提到人類文明的價值是簡單，他認為用簡單的語言講述大道以便每個人都能理解它真的很棒。
他最喜歡的故事是關於狄拉克的:
4的根號是多少？非常簡單，2和-2，英國理論物理學家、量子力學的創始人之壹狄拉克在初中的時候發現這個答案非常非常精彩。為什麽根號總是有正根和負根？
狄拉克突然從根號做出了驚人的預言，得出結論:宇宙中所有的基本粒子都有反粒子，電子有反粒子，質子有反質子，中子有反粒子。這是壹個非常非常神奇的預測。
正電子是在1932年C.D .安德森的實驗中發現的。
1956美國物理學家張伯倫在勞倫斯伯克利國家實驗室發現了反質子。他在玻璃管中與粒子加速器加速的成對高能粒子相撞，發現幾個軌跡突然成對出現，然後在短時間內相撞並相互湮滅。這是人們第壹次直接觀測到反粒子。
到目前為止，幾乎所有相對於強相互作用相對穩定的粒子的反粒子都已被發現。如果反粒子以與普通粒子相同的方式結合，就會形成反原子。由反原子組成的物質就是反物質。
就這樣，狄拉克的天才預言被實驗證實了。那麽，有反例嗎？宇宙中會不會存在壹種沒有反粒子的粒子，或者說雌雄同體粒子？
在1937年，意大利理論物理學家埃托雷·馬約拉納從理論上提出了這樣壹種粒子的存在，也就是我們今天所說的馬約拉納費米子，而它的反粒子就是它自己。但不幸的是，巧合的是，在他提出這種神奇粒子的存在後不久，他在壹次去巴勒莫的乘船旅行中神秘失蹤了，從此再也沒有他的消息。
從那以後，這種神奇的粒子成為物理學家壹直想追求的夢中情人，這困擾了物理學界80年。
張首晟將突破轉向凝聚態物理。2065438+2007年7月，張首晟和他的團隊在《科學》雜誌上發表了壹項新發現，在超導量子反常霍爾平臺中發現了壹個具有半量子電導的邊緣電流，這與手性majorana粒子的理論預測非常壹致。這是霍爾效應平臺系統中第壹個具有確鑿證據的majorana測量結果。
張首晟將新發現的手性馬約拉納費米子命名為“天使粒子”，該粒子源自丹·布朗的小說和電影《天使與魔鬼》。“這幅作品描述了正負粒子湮滅和爆炸的場景。我們過去認為每個粒子都有其反粒子，就像每個天使都有其魔鬼壹樣。但是今天，我們發現了壹種沒有反粒子的粒子，壹個只有天使沒有惡魔的完美世界，”張首晟說。
這也使得張首晟再次成為2017年諾貝爾物理學獎的熱門候選人，盡管他最終再次落選。
當然，也有壹些質疑。例如，中山大學天文與空間科學研究院院長李渺評論說:“這壹發現不是壹種基本粒子，而是壹種由極低溫和二維材料邊界引起的量子態。這種狀態符合中性粒子的要求，即它的逆態是它本身。由於這種量子態需要極端條件，因此距離應用還很遠。如果我用白話解釋的話，那就是“凝聚態物理還沒有俘獲粒子物理。”
簡單來說，馬約拉納準粒子的確認必須找到更有說服力的證據，馬約拉納費米子只能繼續成為物理學家的情人和夢想。
65438+2月1日，美籍華人張首晟在美國從壹座九層高樓跳下，匆匆結束了他短暫的生命，享年55歲。
張首晟是楊振寧最喜歡的學生、中國科學院外籍院士、物理學家和天使粒子的發現者。他獲得了歐洲物理學獎、巴克萊獎、狄拉克獎、尤裏基礎物理學獎等。，並被楊振寧認為是下壹個諾貝爾獎得主。
令楊振寧驚訝的是，他把白發人送黑發人。
天使粒子和特征1937是由majorana提出的。它是壹種費米子，它的反粒子與自身完全等價。當它們相遇時，它們會相互湮滅並釋放出大量能量。納約拉納改寫了狄拉克方程，得到了馬約拉納方程。但是沒有物理學家發現馬約拉納費米子的存在。
直到80年後，張首晟和他的團隊才在拓撲絕緣體和超導體組成的系統中發現了手征馬約拉納費米子，這符合馬約拉納費米方程的波動方程，並首次有力地證實了馬約拉納費米子（天使粒子）的存在。這壹消息發表在《科學》雜誌上。
歡迎關註和評論。
我不是專門研究物理的，只是分享壹些我見過的關於“天使粒子”的信息。
首先，“天使粒子”的存在，也被稱為“手性馬約拉納費米子”，最早是由ettori majorana提出的。這段話中提到的“反粒子”是由物理學家狄拉克提出的。他預言每個基本粒子都會有自己的反粒子，而這個反粒子與“正粒子”完全不同——就像壹對水火不容的兄弟。舉個簡單的例子，數軸上的每個正數都對應壹個負數。雖然這兩個數字有著千絲萬縷的聯系，但它們完全是兩個數字。這個預言中的天使粒子是個例外。他在數軸上是0，他的負數就是他自己。
其次，“天使粒子”這個術語只是壹個有趣的名字。這個粒子與天使無關，也與善良、光明與和平無關。這句話只是張首晟本人的浪漫之言。
所以只要他願意，他也可以說這個粒子應該叫魔鬼粒子。
這是壹個偉大的發現，但距離找到真正的天使粒子還有壹段距離。目前發現的並不是預言中的基本粒子，而是壹束電子形成的“準粒子”。它們的行為類似於預測的天使粒子。
例如，如果壹塊大石頭擋住了道路，壹個人預測壹定有人能搬動這塊石頭。幾十年過去了，有幾個人非常興奮地說，我們找到了壹種讓20個人壹起移動這塊石頭的方法。所以預言中的大力士仍然沒有找到，但這二十個人取得了與大力士相同的效果，最終移動了石頭並解決了壹個大問題。
事實上，張首晟不是這篇論文的主要領導人，而是策劃者。
因此，本文的第壹作者不是張首晟。當然，這只是作者排名的問題，他對這項研究的貢獻仍然非常大。
而且，我們應該註意到，這篇論文的共同第壹作者是來自加州大學洛杉磯分校的何慶林和潘磊，他們都來自中國。
此外，上海科技大學也參與了實驗研究，甚至比何慶林/潘磊團隊更早，上海交通大學賈金峰團隊發表了關於發現手性馬約拉納費米子的報告，但與前者相比:
賈教授團隊的工作是馬約拉納費米子的零維版本，主要通過掃描顯微鏡進行測試。我們研究馬約拉納費米子的壹維版本，它主要被制成用於宏觀電磁測試的電子設備。
因此，即使上海科技大學和上海交通大學的團隊沒有受到如此多的關註，但他們對“天使粒子”研究的貢獻也不容忽視。
天使粒子不是壹個正式的名字，但發現者是這樣命名的。在此之前，這種粒子被稱為馬約拉納費米子。從這個名字可以看出，馬略拉納費米子由兩部分組成，壹部分是馬略拉納，另壹部分是費米子。意大利理論物理學家馬約拉納英年早逝，出生於1906年，在1938年消失，但他提出了馬約拉納方程，改寫了狄拉克方程。後者是費米子，作為壹大類量子粒子，費米子被認為具有與自身不同的反粒子，而另壹種是玻色子，它具有自己的反粒子。因此，馬約拉納預言自然界中有壹種特殊的費米子具有自己的反粒子，它被稱為馬約拉納費米子。
馬約拉納費米子只是預言了它的存在，它在自然界中的地位明顯低於希格斯玻色子，因為希格斯玻色子的任務是賦予費米子質量，而它本身就是壹種玻色子。可見馬約拉納費米子的發現驗證了馬約拉納的猜想。從科學史的角度來看，將這種粒子稱為馬約拉納費米子更為準確，因為這是由他預言的。就好比有人告訴妳這個東西是存在的，但受限於當時的觀測技術。如果我們想把馬約拉納費米子命名為天使粒子，我們實際上必須問馬約拉納是否願意，因為希格斯玻色子的先知希格斯非常不喜歡上帝粒子這個名字。從這個角度來看，先知更有分量，他能通過半個世紀前的理論方程做出預測，這令人欽佩。