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王康隆教授谈发现“天使粒子”实验过程—新闻

发布时间:2017-12-03 阅读:

  王康龙教授谈到了“天使粒子”的实验过程 - 新闻 - 科学网

  “达·芬奇密码”的作者丹·布朗写的另一本畅销书“天使与魔鬼”是这个故事的主要载体。主角是欧洲核子研究中心(CERN)的着名科学家,他在地下实验室创建的反物质秘密不见了,整个城市可能因自爆而遭到破坏。在失踪的24小时内,英雄和邪恶的反唯物主义势力发动了一场智慧和战争的冒险。

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  二十一号是中国科学家第一次在世界范围内发现并发表的。根据“天使与魔鬼”的内容,张吉生称之为天使粒子。他指出,在犹太的费米量子世界里只有天使和魔鬼。但加州大学洛杉矶分校的教授王康龙告诉“科学日报”记者,马约拉纳费米子既是正面的,也是负面的,就像道教的阴阳八卦图一样。所以太极粒子可能更合适。

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  王教授表示,这一发现是实验室在过去13年来在材料和物理现象基础研究领域的一项长期努力的结果,制备了大量的实验材料,在逐步实现之前做了初步的研究。对于我们的球队来说,这是一个意外的惊喜。

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  正反两面神秘

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  在标准物理理论模型中,将12种基本粒子分为两大类:由电子和质子等8种粒子组成的费米子族,由光子和介子组成的4种玻色子。一般认为,每个粒子都有其反粒子,而粒子本身和粒子本身,粒子和反粒子遭遇瞬间湮灭。

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  然而,在1937年,Eitorrey Majorana预言有一类特殊的费米子,就像光子和其他玻色子一样,它们是反粒子本身,这种费米子叫做弗耶·马约拉姆(Foye Majoram)。奇怪的是,马约拉娜做了这个重大的预测之后不久,就给他的家人和部队留下了一个单独的短信,带着半年的薪水和所有的科学研究数据登上了船,神秘地消失了。八十年来,弗耶·马约兰和马约拉纳分别成为物理学家和科幻小说的神秘主角。关于马约拉纳的结论更多的是更多的猜测,比如被外星人带走。至于弗耶·马约拉纳,经过几代人的努力,头顶上的面纱被抬起了一点点。

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  时隔80年后终于出现了

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  近80年来,来自世界各地的物理学家从未停止过寻找天使粒子。科学家认为,中微子可能是他们自己的反粒子。目前,包括新墨西哥州EXO-200浓缩氙气观测站在内的四个大型实验正在寻找中微子。然而,因为中微子是不带电荷的,质量很小,所以在宇宙中被称为无形的个体。这些都是自然的基本粒子的实验是非常困难的,估计这些实验在十年内不会找到天使粒子的答案。

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  直到10年前,科学家在一些探索材料物理的实验中发现,一些材料可能会产生天使粒子。因此,科学家们开始在另一个战场上寻找天使粒子:超导材料中电子集体行为的粒子激发,被称为准粒子。虽然准粒子不像自然界的基本粒子,但它们仍被认为是真正的马雅克纳费米子。

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  在这项研究中,加州大学洛杉矶分校的王康龙团队根据自己的拓扑材料领域进行了十多年的积累,与多位中国科学家一起在真空冷冻机,顶部拓扑绝缘子材料的底部和超导薄膜堆迭在上面,形成超导拓扑绝缘体,允许电子通过添加少量磁性材料沿着拓扑绝缘体表面的一个边缘单向流动。然后,一块磁铁扫过迭层膜,不断调整电子的速度和方向。在某一时刻,他们观察到粘液中的费米子从超导层中出现,像电子一样沿着拓扑绝缘体的顶部流动。流动仅仅是在电子台阶高度的一半处采取的一个步骤。这些半步骤代表了研究人员一直在寻找的Fernando Majorana存在的铁证。

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  王康龙教授说,他们刚开始做实验时,并没有打算找到这个特定的粒子。 2008年,他们开始研究拓扑绝缘体,初步探索这种材料是否可以用于低功耗电子芯片的开发。由于理论预测表明,Mayolina费米子可能存在于由量子线和普通超导体膜组成的混合装置中,他们的团队开始探索神秘的Fijiana。

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  量子计算机的完美选择

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  被发现的Mayoerna Fermion是一种手性粒子。手性大致可以理解为粒子只向一个方向移动,可以用来传输和处理低能耗的信息。

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  2016年6月,贾金凤和上海交通大学的合作者在“物理评论快报”上发表了一篇论文。他们指出,在由拓扑绝缘体和超导体形成的拓扑超导体界面中观察到独特的自旋极化电流。一维蛋黄酱费米子的存在提供了确凿的证据。

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  在这项研究中,王康龙的研究小组首次在二维空间中观察了手征性Mayerrana费米子的量子态,并在不同的样品上进行了重复观测,由于这个发现是一个在二维边界上延伸的手征模式,可用于传输,这将大大促进马约地纳原子在凝聚态的研究和应用。

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  王康龙告诉“科技日报”记者,费奥米是制造量子计算机的最佳选择。而现在量子计算机面临的最大障碍不同于环境噪声干扰。将来,量子计算机的每个量子位信息都可以存储两个远程的天使粒子,使得背景噪声不会被破坏。他们携带的信息不会丢失。

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  \\ u0026 (技术日报北京7月23日电)

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