我國發現幽靈粒子 已困擾物理學家將近一個世紀

中國的一個研究小組近日表示，他們已經成功捕捉到一種困擾物理學家將近一個世紀的“幽靈粒子”（即外爾費米子）。去年12月，方忠的研究小組發表的一篇論文預測稱，這個難以捕捉到的幽靈粒子可在人造材料鉭砷中發現。

　　中國的一個研究小組近日表示，他們已經成功捕捉到一種困擾物理學家將近一個世紀的“幽靈粒子”（即外爾費米子）。

　　這項突破性的發現將極大地推進未來技術的發展，例如比目前的超級計算機運行速度更快的量子計算機以及能夠實現一年一充電的智能手機。

　　1個磁極+無質量

　　能完成當前科技難以企及的任務

　　中國科學院近日在其網站上發表聲明稱，經過多年研究，中國科學院物理研究所方忠教授帶領的研究小組證實了外爾費米子的存在。1929年，德國數學家、物理學家赫爾曼·外爾最先提出了這種無質量的粒子——外爾費米子。參與該項目的研究員翁紅明在接受記者采訪時說：“你可以將它想象成一個極小的、只有一個磁極的磁棒。”

　　翁紅明說，在自然界中，無論你將磁鐵切割成多小，它始終都帶有南北兩個磁極，磁場在磁極之間流動。作為僅有一個磁極且沒有質量的粒子，外爾費米子能夠完成諸多當前科技不可企及的任務。

　　1個費米子裝置就搞定

　　可解決智能電子設備耗電快的難題

　　外爾費米子的發現給智能手機帶來的影響尤其顯著，可以解決智能電子設備待機時間短、電量消耗快的問題。

　　報道說，當前的電子設備充電套路是電子流通過電線和電路進入設備。這些粒子不僅笨重、不易控制，還會導致能量流失。如果我們用外爾費米子將之置換掉，一個費米子裝置就能夠保證電流幾乎不流失，并且能保證在幾乎不損耗能源的情況下完成高功率計算。

　　含有外爾費米子的材料能夠充當超導體，因而也可應用到量子物理學領域。這種材料能夠保持長時間的量子態，而不受或很少受到外部世界的影響，這使它成為打造一臺實用、高容錯量子計算機的熱門材料。

　　報道稱，制造這樣一臺設備所面臨的最大挑戰就是過去曾被用來進行量子計算的光子等粒子的量子態所具有的脆弱性。電磁干擾或物理干擾可以輕松地導致粒子失去或改變量子態，并打亂它們本應進行的計算。

　不存在于三維世界里

　　“芳蹤”可在人造材料鉭砷中找到

　　翁紅明說：“不幸的是，外爾費米子這樣精美的粒子并不存在于我們的三維世界里。只能在另一個與我們這個世界‘相反’的世界里尋到它的芳蹤。”

　　為了能夠找到它，全世界的科學家爭相創造可能存在外爾費米子的人工環境。

　　去年12月，方忠的研究小組發表的一篇論文預測稱，這個難以捕捉到的幽靈粒子可在人造材料鉭砷中發現。

　　四個月后，該研究小組宣布，他們通過向鉭砷晶體發射同步輻射光源首次檢測到外爾費米子。

　　翁紅明說：“我們這項發現并未使用大型粒子對撞機，從這個角度來看，這個實驗相當令人激動。它給我們帶來了希望，即不通過大型設備也能實現重大發現。”

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　　“幽靈粒子”的發現之爭

　　外爾費米子，是當今凝聚態物理最前沿的研究對象之一。近年來，中科院物理所、北京大學、美國普林斯頓大學等團隊都試圖在鉭砷晶體中找到外爾費米子。

　　7月18日，一則消息引起中科院物理所研究員戴希的注意。消息稱，美國普林斯頓大學物理學家扎伊德·哈桑領導的團隊首次通過實驗，在外爾半金屬中造出了外爾費米子。這是一場激烈競爭，因為普林斯頓大學團隊和中科院物理所團隊幾乎同時宣布成功。

　　事實上，在戴希看來，是以中科院物理所為主的中國科學家首次通過理論計算發現這種半金屬，也是中國科學家首次通過角分辨光電子能譜發現了外爾費米子的存在。中科院物理所的最新成果將發表在最近一期《自然·物理》雜志上。

　　戴希在這條消息下的評論中，認為這場風波屬于“科學界的競爭”，是尋找“外爾費米子”的科學競賽。

　　據《參考消息》、《科技日報》