杨振宁的徒弟也要拿诺贝尔奖了

贾佃工

物理学重大突破：科学家找到“天使粒子”

2017年07月21日06:00  来源：人民网-科技频道
5 _. `/ Y* _$ I9 L& h5 `人民网北京7月21日电 （洪蔚琳、赵永新）物理学迎来重大突破：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。该成果由加利福尼亚大学洛杉矶分校王康隆课题组和美国斯坦福大学教授张首晟课题组、上海科技大学寇煦丰课题组等多个团队共同完成，通讯作者为何庆林、寇煦丰、张首晟、王康隆，均为华人科学家。
5 B7 w3 j: M: c; }张首晟接受本网记者采访。赵永新摄

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。

1 t. t. O9 p7 s* ~1 K# o. c& P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。
0 ^6 q4 Z7 o. P3 T/ O, a+ P
5 ?) k1 x5 C- ^7 x& m“神秘的正反同体粒子，让我们等了80年”
  d6 Q! r* P/ Q% F' P7 ?$ E
& o/ m- m$ D% {& ?; O3 X4 I4 N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。
6 E, \9 \% _' Y' Q" {
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。

贾佃工

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。王康隆等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。

$ K) ~3 [3 R) v0 |1 B" m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。

贾佃工

石溪忆旧——张首晟回忆杨振宁
9 A3 A: ?0 M. a' p% f% p) F( B2013-10-14 14:24
0 P# I$ l$ [# A. l' \& C这是一份在石溪为庆祝杨振宁教授退休而举行的“对称与反射”讨论会上所用的发言稿。在这次发言中，我将回顾自我在纽约州立大学石溪分校读研究生以来 我同杨教授之间的交往，以及在理解理论物理学方面他对我所产生的深远影响。同时我还将回顾关于高温超导的SO(5)理论，以及这一理论是怎样在我和杨教授 合作的过程中奠定基础的。
& a; L6 |& @3 e# s+ ?
能够在庆祝杨振宁教授退休的“对称与反射”讨论会上发言，我感到非常荣幸。要在台下众多为这半个世纪物理学作出巨大贡献的先辈面前介绍我本人的工 作，实在很不合适。因此，我更愿意借此机会回顾一下我和杨教授之间的个人交往，以及他对我科学生涯的巨大影响。自从我作为一个学生第一次接触物理学以来， 他一直是我的偶像。今天，长岛这一可爱的春日，使我生动地回忆起我到石溪读研究生的第一天的情形。自那天以来，他不但在课堂上教给我物理学，也在私人谈话 的场合向我传授物理学知识。他会给我提出丰富多彩的建议，给我讲一些鼓舞人心的事例。但最最重要的是，他教导我，物理学是美的，而且他的研究经历也告诉我 们大家，对美、品味、风格的主观判断，往往可以导致理论物理学上的重大发现。

当我开始上学的时候，中国尚处在混乱的文化大革命时期。然而，尽管那时我们在学校学不到多少科学知识，每个学生却是都熟知杨振宁和李政道的名字，以 及他们对科学所作出的巨大贡献。科学家居然能够“证明”大自然的“左手性”，我对此大为震撼，并立即决定将我所有课余时间都用来学习物理学。在中国过去的 那些灰暗日子里，我在科学之美中找到了慰籍。这说起来要归功于杨教授在中国所产生的影响，对此我永远都感激不尽。
- _% d8 H2 L5 g
2 [6 }% a8 b0 o" L在进中国复旦大学学习仅一个学期之后，我获得了一份宝贵的本科生奖学金，可以去柏林自由大学学习。在获得本科学位之后，柏林自由大学唯一的华侨教 授、同时也是杨教授老朋友的孟（Meng）教授，以及我的论文指导老师施拉德（Schrader）教授，都力劝我到石溪去接受研究生教育。当我收到来自石 溪的录取通知时，我的梦想终于成真了！
1 O9 J* h, X6 d& ?6 Y
尽管杨教授极忙，但他总是抽出时间和新来的研究生谈话。在他第一次和我见面的时候，他问我的兴趣是什么。我回答说理论物理的最高目标是追逐爱因斯坦 的梦想，将引力和其他力统一起来，而我的兴趣也正在于此。使我大为惊讶的是，他不但不赞成我追求这样一种目标，甚至都不赞成我去从事通常的粒子物理研究。 他颇有说服力地指出，物理学是一门范围十分宽广的学科，随处可以找到有趣的问题。

我在困惑与矛盾中离开了杨教授的办公室。幸运的是，他给研究生新生开设了一门叫做“理论物理问题选”的课程。在这门课程里，他根本不涉及我所认为的 物理学“前沿问题”，而是讨论诸如Bohm-Aharonov效应、伊辛模型的对偶性（duality of the Ising model）、超导体磁通量的量子化、位相和全息术、非对角长程序、规范场概念以及磁单极子等之类的问题。在这门课程中，我最大的收获是课题的选择。这些 课题反映出他在物理学方面的个人兴趣，而这是不易从书本上学到的。通过这些问题，我明白了自然的复杂性可以统一于理论的美与简洁之中。而理论物理学的意义 正在于此。
4 d0 B, c7 G& J* B+ a% ?
我开始跟着范·纽温惠曾（van Nieuwenhuizen）教授研究超引力，并很快完成了几篇论文。但是，一方面由于杨教授的建议，另一方面也因为克文森教授（S. Kivelson）颇有感染力的热情，我越来越着迷于凝聚态物理。之后我成为加州大学圣芭芭拉分校（UCSB）理论物理研究所的一名博士后。施里弗教授[①]非常友好地欢迎我这样一个十足的新手加入到他的研究小组，并慷慨地教给我有关凝聚态物理的知识。我非常乐意跟他及文小刚（Xiaogang Wen）一起研究高临界温度Tc的自旋袋理论（spin bag theory），并最终决定完全转向凝聚态物理。

贾佃工

杨振宁真是科学大师，目光如炬。他早就力主发展凝聚态物理研究所，不要浪费钱去搞高能加速器这种假大空。

ballard

贾佃工 发表于 2017-7-21 01:35
1 y; N0 {  b. K" {. d8 g: o杨振宁真是科学大师，目光如炬。他早就力主发展凝聚态物理研究所，不要浪费钱去搞高能加速器这种假大空。
8 E0 J( z9 v% s: p; j* x7 i ...

/ B+ v. |" h. M" Y/ T3 N🐂