實驗室首次造出無品質外爾費米子
- 發佈時間：2015-07-18 01:30:47 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京7月17日電 （記者劉霞）1929年，德國物理學家魏爾曼·外爾首次提出，存在著一種無品質的新粒子——外爾費米子（Weyl fermion）。他們表示，新粒子擁有的獨特屬性為下一代電子設備奠定了基礎，也將有助於量子電腦領域的研究。
科學家們認為，存在著狄拉克、馬約拉納和外爾三種費米子，迄今已在粒子加速器內發現了前兩種費米子的證據，但始終沒有獲得第三種費米子的“蛛絲馬跡”。科學家們認為，外爾費米子沒有品質，可能是包括電子在內的其他亞原子粒子的基本組成部分。而且，這種粒子既具有右手手性，也具有左手手性，這就使其擁有很高的流動性。當兩者相遇時，會像物質和反物質一樣相互湮滅。
2011年，加州大學伯克利分校的理論凝聚態物質物理學家阿舍汶·維什瓦納特研究團隊在《物理評論B》雜誌撰文指出，擁有某些屬性的晶體在合適的環境下可能會産生外爾費米子。這種材料需具備某種不對稱性，也必須是半金屬。
由此，由普林斯頓大學物理學家扎伊德·哈桑領導的團隊查閱了約100萬種晶體的資訊，最終將目光鎖定在由鉭和砷組成的晶體上。他們用一束光子向一塊鉭砷（TaAs）晶體發起了轟擊。此舉讓晶體內的電子擁有了額外的能量，電子因此離開原位開始移動。科學家們對移動的電子進行了詳細研究，結果發現，“這些電子準粒子的舉止非常怪異，與外爾費米子如出一轍”。
據物理學家組織網7月17日（北京時間）報道，該研究的第一作者許蘇揚（音譯）表示，新發現不僅有助於科學家們厘清這種粒子的行為，也為研製出超低功耗電子設備鋪平了道路。而且在量子尺度下，當該粒子遭遇電場或磁場時，其“手性”會發生變化，因此可被用於量子電腦研製領域。另外，超導體只在溫度極低的液態氦或液態氮的“沐浴”下才能工作，而新粒子可在室溫下工作。
不過，維什瓦納特接受美國趣味科學採訪時表示：“在晶體內製造出這種粒子或有助於我們更進一步了解其在現實世界中的行為，但最新發現並沒有厘清外爾費米子是否是基本粒子中的一員這個問題。”
總編輯圈點
人們對各種拗口的粒子似乎不太敏感，但若強調“下一代超導體技術將在電能輸送、超導磁懸浮列車、量子電腦等眾多領域中大顯身手”，或許還能引起側目。美劇《宇宙大爆炸》中理論物理學術呆子“謝耳朵”自恃清高貶低打擊搞應用實驗的室友，常常激發觀眾爆笑，違和感爆棚。實際上，科學探索中名留青史的往往都是最初理論提出者，外爾費米子即如此。但證實理論的“室友”同樣值得尊敬，畢竟“查閱100萬種晶體”也需要很大毅力。
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