重大發現：天使粒子，華人科學家找到啦！

最新科學快訊：在粒子物理學界，被譽為「天使粒子」的馬約拉納費米子，終於被發現，還是被4位華人科學家領銜的科研團隊找到的。

這一重要學術成果，最近刊發在7月21日全球頂級學術期刊Science《科學》雜誌上。

天使粒子到底是如何發現的？

被譽為「天使粒子」的馬約拉納費米子，也是一種費米子（自旋為半整數的粒子），它的反粒子就是它本身。它跟引力子、磁單極子、暗物質粒子等一起被看作『人類最為夢寐以求的宇宙粒子』。

1928年，大名鼎鼎的英國理論物理學家保羅·狄拉克做出了一個驚人預測——宇宙中的每個基本粒子，都有一個相對的反粒子，就像是一對雙胞胎，但它們都自帶著正負能量。一旦它們相遇，就會相互湮滅，釋放出巨大能量。

1932年，物理學家們確實發現了神秘的反物質，跟電子相反的正電子。之後，又陸續發現了一些反粒子：質子的反粒子是反質子，中子對應的是反中子，夸克對應的是反夸克……只要粒子和反粒子一碰上，結果就是同歸於盡！

1937年，義大利理論物理學家埃托雷·馬約拉納提出了一個更大膽的假設——自旋為半整數的粒子，即費米子大家族中（包括質子、中子、電子、中微子、夸克），存在一類自身沒有反粒子的粒子，也就是正反同體的粒子。因此，物理學界把這種假設的粒子稱為馬約拉納費米子，英文名Majorana fermion。

不過，在此後80年間，實驗物理學家們始終沒有找到這種粒子，直到科學神團鎖定這一粒子物理學界最尖端的課題——

美國斯坦福大學教授張首晟課題組、美國加州大學洛杉磯分校王康隆課題組、上海科技大學寇煦豐課題組等多個團隊，在2010到2016年期間，連續發表多篇論文，精準預測出在哪裡能夠找到馬約拉納費米子。

為什麼叫它天使粒子？

美國斯坦福大學教授張首晟解釋稱，之所以稱其為天使粒子，他給取名時受到丹·布朗《天使與魔鬼》的啟發。

因為這部小說／電影描述了正反粒子湮滅的場景，而這個新發現的馬約拉納費米子，是正反同體的粒子。

好在，我們生活在今天的量子世界裡，是只有天使、沒有魔鬼的完美世界，天使粒子也不會自身湮滅。

發現這個天使粒子有何重要意義？

找到天使粒子最重要的意義，在於改變了基礎物理。因為它改變了人類認知——正反對立的世界觀。原本認為量子已經是最小單位了，而天使粒子的發現，卻把一個量子單位一拆兩半，讓量子變得更穩定。

這一物理學界的重大突破，會有什麼實際應用？

根據斯坦福大學張首晟教授的說法，基於「一分為二、讓量子變得更穩定」的屬性，天使粒子能夠用於構造穩固的拓撲量子計算機，使得未來真正有效的量子計算成為可能。

馬約拉納費米子（藍色、紅色、紫色）在疊加了一層超導體的拓撲絕緣體中運動。電子（綠色）則在拓撲絕緣體邊緣運動。

目前，這一科學突破已經開始進入應用領域，在量子計算領域投入巨大的谷歌、微軟都給予高度關注和支持。

中國，你還在等什麼？

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