我国发现幽灵粒子 已困扰物理学家将近一个世纪

中国的一个研究小组近日表示，他们已经成功捕捉到一种困扰物理学家将近一个世纪的“幽灵粒子”（即外尔费米子）。去年12月，方忠的研究小组发表的一篇论文预测称，这个难以捕捉到的幽灵粒子可在人造材料钽砷中发现。

　　中国的一个研究小组近日表示，他们已经成功捕捉到一种困扰物理学家将近一个世纪的“幽灵粒子”（即外尔费米子）。

　　这项突破性的发现将极大地推进未来技术的发展，例如比目前的超级计算机运行速度更快的量子计算机以及能够实现一年一充电的智能手机。

　　1个磁极+无质量

　　能完成当前科技难以企及的任务

　　中国科学院近日在其网站上发表声明称，经过多年研究，中国科学院物理研究所方忠教授带领的研究小组证实了外尔费米子的存在。1929年，德国数学家、物理学家赫尔曼·外尔最先提出了这种无质量的粒子——外尔费米子。参与该项目的研究员翁红明在接受记者采访时说：“你可以将它想象成一个极小的、只有一个磁极的磁棒。”

　　翁红明说，在自然界中，无论你将磁铁切割成多小，它始终都带有南北两个磁极，磁场在磁极之间流动。作为仅有一个磁极且没有质量的粒子，外尔费米子能够完成诸多当前科技不可企及的任务。

　　1个费米子装置就搞定

　　可解决智能电子设备耗电快的难题

　　外尔费米子的发现给智能手机带来的影响尤其显著，可以解决智能电子设备待机时间短、电量消耗快的问题。

　　报道说，当前的电子设备充电套路是电子流通过电线和电路进入设备。这些粒子不仅笨重、不易控制，还会导致能量流失。如果我们用外尔费米子将之置换掉，一个费米子装置就能够保证电流几乎不流失，并且能保证在几乎不损耗能源的情况下完成高功率计算。

　　含有外尔费米子的材料能够充当超导体，因而也可应用到量子物理学领域。这种材料能够保持长时间的量子态，而不受或很少受到外部世界的影响，这使它成为打造一台实用、高容错量子计算机的热门材料。

　　报道称，制造这样一台设备所面临的最大挑战就是过去曾被用来进行量子计算的光子等粒子的量子态所具有的脆弱性。电磁干扰或物理干扰可以轻松地导致粒子失去或改变量子态，并打乱它们本应进行的计算。

　不存在于三维世界里

　　“芳踪”可在人造材料钽砷中找到

　　翁红明说：“不幸的是，外尔费米子这样精美的粒子并不存在于我们的三维世界里。只能在另一个与我们这个世界‘相反’的世界里寻到它的芳踪。”

　　为了能够找到它，全世界的科学家争相创造可能存在外尔费米子的人工环境。

　　去年12月，方忠的研究小组发表的一篇论文预测称，这个难以捕捉到的幽灵粒子可在人造材料钽砷中发现。

　　四个月后，该研究小组宣布，他们通过向钽砷晶体发射同步辐射光源首次检测到外尔费米子。

　　翁红明说：“我们这项发现并未使用大型粒子对撞机，从这个角度来看，这个实验相当令人激动。它给我们带来了希望，即不通过大型设备也能实现重大发现。”

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　　“幽灵粒子”的发现之争

　　外尔费米子，是当今凝聚态物理最前沿的研究对象之一。近年来，中科院物理所、北京大学、美国普林斯顿大学等团队都试图在钽砷晶体中找到外尔费米子。

　　7月18日，一则消息引起中科院物理所研究员戴希的注意。消息称，美国普林斯顿大学物理学家扎伊德·哈桑领导的团队首次通过实验，在外尔半金属中造出了外尔费米子。这是一场激烈竞争，因为普林斯顿大学团队和中科院物理所团队几乎同时宣布成功。

　　事实上，在戴希看来，是以中科院物理所为主的中国科学家首次通过理论计算发现这种半金属，也是中国科学家首次通过角分辨光电子能谱发现了外尔费米子的存在。中科院物理所的最新成果将发表在最近一期《自然·物理》杂志上。

　　戴希在这条消息下的评论中，认为这场风波属于“科学界的竞争”，是寻找“外尔费米子”的科学竞赛。

　　据《参考消息》、《科技日报》