張首晟發現天使粒子，那麼誰是馬約拉納？

2017年7月20日，著名物理學家張首晟及其研究團隊召開新聞發布會，宣布他們在美國的《科學》雜誌上發表了一項重大發現。這個重要發現是：在整個物理學界歷經80年的探索之後，他們終於發現了手性馬約拉納費米子的存在――這個新發現的粒子，被張首晟院士命名為「天使粒子」。

這裡瞬間就出現了兩個物理學家的名字：「費米」與「馬約拉納」。其中對於費米大家都比較熟悉，他是實現人工核反應堆（原子彈）的首席科學家，也是李政道先生在芝加哥大學讀博士時候的博士論文導師，那麼，問題來了――

誰是馬約拉納？

假如你去一個海濱城市，在某個浪漫曖昧的夜晚，徐徐海風吹拂之下，一些游輪餐廳也許會放著這樣的音樂，那是Rod Stewart 的《SAILING 》：

I am sailing， I am sailing ……cross the sea。

I am sailing stormy waters， ……

……

I am dying……

其實，這首歌是非常適合來描述馬約拉納這個人的呢。

事情還要從20世紀20年代中期說起，那是在物理學的復興之路上的義大利，伽利略的物理學後裔費米在義大利開始經營他的新羅馬帝國。當時， 費米在羅馬大學組建了一個物理研究所，這個組裡彙集了一批義大利當時最優秀的青年物理學家，21歲的帥哥馬約拉納也在這個研究組裡。

馬約拉納

當時他倆都是只有二十幾歲，夢想都很大，說話也很隨便。

馬約拉納說：「每隔500年才有一個類似阿基米德或牛頓這樣的科學家出現，而每隔100年就會有1至2個愛因斯坦和玻爾這樣的人出現。」

費米說：「那費米是幾百年出一個？」

馬約拉納說：「我們談的是愛因斯坦與玻爾……」

馬約拉納是一個很有天賦的物理學家，他的分析與計算能力對整個研究組的幫助很大。

只要有他在的地方，就沒有人會用計算尺和筆算。馬約拉納能夠口算出243的平方根乘以578的立方根等於多少這樣的數學題……費米和他曾有過一場計算能力的PK，費米用紙筆尺，馬約拉納只用腦子，然後比賽結果是平局……而眾所周知，費米的計算能力也是非常強的：後來在美國爆炸原子彈的時候，他就站在很遠之外，手裡拿張紙，撕成碎紙片。原子彈的衝擊波來了，他把紙一扔，然後根據紙片被捲走的高度、速度和距離計算原子彈釋放的能量值。衝擊波走了，費米就算出來了，而且計算出來的結果和精密儀器測試的結果不相上下……

馬約拉納對自己的研究工作自我要求很高，他很少發表研究成果，除非他本人覺得研究結論已經無可挑剔。

一九二九年，費米研究組的成員之一瑞薩緹（Franco Rasetti）在美國加州理工學院進行訪問研究時，測量了氮原子核的自旋數，其結果是「一」，這讓當時的物理學家很費解。馬約拉納立刻意識到原子核應該是由帶正電的質子和一種不帶電的、質量與質子相近且自旋亦為二分之一的粒子所組成。他把這種粒子叫做「中性質子」，也就是人們後來發現的中子。具體到氮原子核，其組成應為七個質子加七個「中性質子」。他同時也意識到，為了使原子核不致因內部的質子們「同性相斥」而分崩離析，核內一定存在一種比電磁力強得多的相互作用力，他稱之為「交換作用力」――這就是後來人們所說的強相互作用力。不過可惜的是，馬約拉納這個人非常低調，甚至有些消極，他沒有發表這些結果。

幾個月後，俄國的一個名字叫伊萬年科（Dmitri Ivanenko）的物理學家也認識到了中子的存在，發表了相關的文章。費米抱怨他坐失良機，，馬約拉納也僅僅只一笑置之――從這裡也許可以看出馬約拉納是一個比較淡漠的青年，可能還有點抑鬱，從這裡倒可以解釋他具有某種先天的自殺傾向。

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