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美国普林斯顿大学和德克萨斯大学奥斯汀分校的一个科学家团队近日宣布，他们已经找到了神秘莫测的马约拉纳费米子。在此之前科学家已经寻找了近80年! |
BI中文站 10月5日报道
美国普林斯顿大学(Princeton University)和德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)的一个科学家团队近日宣布，他们已经找到了神秘莫测的马约拉纳费米子(Majorana fermion)。在此之前科学家已经寻找了近80年!
马约拉纳费米子最早是由意大利物理学家埃托雷?马约拉纳(Ettore Majorana)于1937年预测的。这种粒子是独一无二的，因为它是唯一同时具有物质与反物质特性的粒子。
科学家只用了48年就发现了希格斯玻色子(Higgs Boson)。但直到2001年，没有人真正知道如何去寻找马约拉纳费米子，这就是为什么科学家用了将近一个世纪的时间才发现它。
实际上，马约拉纳费米子出人意料地稳定，同时又是极其难以捉摸。
通常当物质粒子接触到他们的反物质相对物时，其结果是能量的强烈爆炸。有些人认为，反物质湮灭将是为火箭和宇宙飞船提供能量的很好方式。因此，人们可能会认为，一个粒子如果同时具备物质和反物质的特性，它将是极其不稳定的。但是，马约拉纳费米子不是这样的。
由于马约拉纳费米子具有互相冲突的两种特质，它很少与外界环境互相影响。这使得它们难以被检测到。这也意味着，如果科学家能够发现这种新的粒子，量子计算将取得又一个重大进步。
与传统计算机不同，量子计算机将通过量子比特(quantum bits)传输数据。量子比特呈现为量子状态，它们能够同时既是0又是1。问题是，科学家很难找到一种能够充当量子比特同时又不容易与附近物质互相作用——这种相互作用将破坏量子系统——的粒子。但马约拉纳费米子可以解决这个难题。
为了观察到这种难以捉摸的粒子，科学家不得不使用一个超大型(两层楼高)的显微镜。这个显微镜现在位于普林斯顿大学的贾德温大厅(Jadwin Hall)中。
“如果你想在一种材料里找到这样的粒子，你不得不使用这样的显微镜，它可以让你看到粒子在材料里的确切位置。”普林斯顿大学教授阿里?雅达尼(Ali Yazdani)在一份新闻稿中说。
希格斯玻色子是在粒子加速器中被观察到的，而雅达尼和他的团队希望在一种实际材料中观察到马约拉纳费米子。这种想法有一个重要的理由。
“这是更令人兴奋的，而且是实际上有益的实践。”雅达尼在新闻发布会上说，“因为它能使科学家将奇特粒子用于量子计算这样的实际应用中。”
多年的理论计算已经表明，如果马约拉纳费米子存在，它们会出现在一种材料相对的两端。
该团队使用的材料是含铅的超纯水晶。科学家们在这种水晶中充满铁原子，并让它们形成一根铁丝。在零下457华氏度的冰冻条件下，马约拉纳费米子在金属丝的两端形成。
来源：腾讯科技
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