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【转载】物理学历史性突破:华人科学家找到“天使粒子”;《五律·盛赞张首晟》  

2017-07-22 06:25:59|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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物理学历史性突破:华人科学家找到“天使粒子”;《五律·盛赞张首晟》 - 2010返老还童 - 2010返老还童的博客

 

物理学历史性突破:华人科学家找到“天使粒子”

 

人民网北京7月21日电(洪蔚琳、赵永新)物理学又获历史性突破:由4位华人科学家领衔的科研团队终于找到了正反同体的“天使粒子”——马约拉那费米子,从而结束了国际物理学界对这一神秘粒子长达80年的漫长追寻。

相关论文发表在今天出版的《科学》杂志上。有意思的是,联合完成该成果的三个研究团队的领衔者均为华人科学家:美国斯坦福大学教授张首晟理论团队与加利福尼亚大学洛杉矶分校何庆林、王康隆实验团队和加利福尼亚大学欧文分校的夏晶实验团队。其中,张首晟教授是中科院外籍院士、“千人计划”学者、清华大学教授。

诺贝尔奖获得者Frank Wilczek评价这项工作时说: 张首晟与团队设计了全新的体系, 并在实验中清晰地测量到马约拉那费米子,这真是一项里程碑的工作。

国际同行指出:发现马约拉那费米子是继发现“上帝”粒子(希格斯波色子)、中微子、引力子之后的又一里程碑发现,不仅具有重大的理论意义,而且具有重要的潜在应用价值:让量子计算成为现实。

在物理学领域,构成物质的最小、最基本的单位被称为“基本粒子”。它们是在不改变物质属性前提下的最小体积物质,也是组成各种各样物体的基础。基本粒子又分为两种:费米子和玻色子,分别以美国物理学家费米和印度物理学家玻色的名字命名。

东方西方哲学家都认为,人类似乎生活在一个充满正反对立的世界:有正数必有负数,有存款必有负债,有阴必有阳,有善必有恶,有天使必有恶魔。 1928年,伟大的理论物理学家狄拉克(Dirac)作出惊人的预言:宇宙中每一个基本费米粒子必然有相对应的反粒子。根据爱因斯坦E = mc2的质能公式,当一个费米子遇上它的反粒子,它们会相互湮灭,从而使两个粒子的质量消失并转化为能量。

从此以后,宇宙中有粒子必有其反粒子被认为是绝对真理。然而,会不会存在一类没有反粒子的粒子,或者说正反同体的粒子?1937年,意大利理论物理学家埃托雷·马约拉那(Ettore Majorana)在他的论文中猜测有这样神奇的粒子存在,即我们今天所称的马约拉那费米子。不幸的是,他本人做出这一猜测后在一次乘船旅行中神秘失踪。自此以后,寻找这一神奇粒子成为了物理学家门梦寐以求的探索目标。

科学家们认为,在粒子物理中,标准模型范畴之外的中微子可能是马约拉那费米子。而要验证这一猜想,需要进行无中微子的beta双衰变实验。可惜的是,这项实验所要求的精度在今后的10年到20年以内都难以达到。

张首晟把突破口转向凝聚态物理。从2010年到2015年,张首晟团队连续发表三篇论文,精准预言了实现马约拉那费米子的体系及用以验证的实验方案。来自加利福尼亚大学洛杉矶分校和加利福尼亚大学欧文分校的两个实验团队依照张首晟的理论预测,成功发现了手性马约拉那费米子,为持续了整整80年的科学探索画上了圆满的句号。

张首晟将这一新发现的手性马约拉那费米子命名为“天使粒子”,这个名字来源于丹·布朗的小说及其电影《天使与魔鬼》。“这部作品描述了正反粒子湮灭爆炸的场景。过去我们认为有粒子必有其反粒子,正如有天使必有魔鬼。但今天,我们找到了一个没有反粒子的粒子,一个只有天使,没有魔鬼的完美世界。”张首晟说。

找到天使粒子有什么现实意义?张首晟指出,从基本科学发现到技术应用往往需要多年时间,但天使粒子的发现意味着量子计算已成为可能。

他解释说,量子世界本质上是平行的,一个量子粒子能够同时穿过两个狭缝。因此,量子计算机能够进行高度并行的计算,远比经典计算机有效。以算术问题为例,如果给出一个很大的数字,问这个数字能否拆成两个数字的乘积,那么经典计算机只能用穷举法逐一尝试整除计算,而量子计算机可以在一瞬间同时完成所有可能项的测算。

张首晟说,“我对天使粒子巡游的量子天堂充满兴奋与期待。”

(消息来源于人民网)

 

     张首晟(Shou-Cheng Zhang),汉族,美国华裔科学家,祖籍江苏高邮,1963年生于上海。斯坦福大学物理系、电子工程系和应用物理系终身教授。
     2007年,张首晟发现的“量子自旋霍尔效应”被《科学》杂志评为当年的“全球十大重要科学突破”之一。基于他对拓扑绝缘体量子自旋霍尔效应的开创性研究,张首晟已包揽物理界所有重量级奖项,包括欧洲物理奖、美国物理学会巴克莱奖、国际理论物理学中心狄拉克奖尤里基础物理学奖富兰克林奖章
    2009年,张首晟入选 “千人计划”,并被清华大学特聘为教授,开始为祖国效力。张首晟是2013年中国科学院外籍院士。他是杨振宁的弟子。

《五律·盛赞张首晟

潜心物理学,发现有承接。

天使惊科域,华人现俊杰。

真知由探索,应用待提携。

盛赞张首晟,神刀粒子切。

*

 

 

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