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一宣布“结束人类80年的长期探索”,就陷入了2年以上的争论 四位华人科学家发现了正反共同体“天使粒子”的成果,终于迎来了阶段性的判定 以宾夕法尼亚州立大学物理系的常翠祖助理教授们为通讯作者的论文1月3日在顶级学术杂志《科学》上发表了 这个团队在30多个样本中找不到存在“天使粒子”的证据,相反,迄今为止的所谓“证据”也许可以用更平凡的“短路”机制来解释 常翠祖,山东潍坊人,2007年本科毕业于山东大学光学工程系,进入清华大学教师从薛其坤获得博士学位。 国际上第一次发现量子异常霍尔效应的重磅成果是他深入参加,最初用邮件通知了恩师 之后,常翠祖在麻省理工大学的博士课程后重复了这项工作 正反一体粒子时间回到去年7月,同样是《科学》,产生了《量子异常孔绝缘体-超导体结构中的手征马约拉纳费米子模》这篇论文,一时,通信作者为什么会惊讶于庆林、寇徐丰、张首晟、王康隆? 这项事业与预言的神秘粒子马约拉纳费米有关 物理学行业的基本粒子分为费米和铝土矿两种,费米包括电子和夸克等我们熟悉的构成物质粒子 1928年,物理学家保罗·迪拉克预测,宇宙的各基本粒子中有与其对应的反粒子——电荷相反的“孪生” 粒子与反粒子相遇时消失,释放能量 1937年,意大利天才物理学家埃特雷马·约拉纳提供了另一个预测。 应该有费米子。 自己是自己的反粒子,可以用波动方程来描述 马约拉纳预测此后会悄悄地失踪,给这个预言增添了神秘的色彩 意大利天才物理学家埃托雷·马约拉纳80年后,同样有天才之名的张蝴蝶明给马约拉纳费米起了个名字“天使粒子”,从丹布朗的小说及其电影《天使和恶魔》中得到了灵感 “这部作品描绘了正反粒子爆炸的场景 以前我们以为有粒子就一定有那个反粒子。 有天使就好像有恶魔。 但是今天,我们只有无反粒子的粒子和天使找到了没有恶魔的完美世界。 “导电“半阶梯”何庆林、寇徐丰、张首晟、王康隆等发现的决定性实验证据是“半阶梯”,即半整数导电机制 张初盛在2008年理论中预言了量子异常霍尔效应,年被朋友、清华大学教授薛其坤团队证实 实验表明,随着外磁场的调节,异常量子霍尔效应薄膜显示出量子平台,对应于1、0、-1倍的基本电阻单位e2/ h 也就是说,只能“跳楼梯”为整数倍 一般的粒子只能跳整个楼梯,所以正反同体的马约拉纳费米在某种意义上被称为“半粒子”,以半整数跳吗? 1993年,麻省理工大学的文小刚教授预测,手征马约拉纳费米子模将出现在一点二维拓扑的边界上 王康隆团队采用的器件结构,加利福尼亚大学洛杉矶分校的王康隆团队将通常的超导体放置在异常量子霍尔效应薄膜上时,确实可以看到“一半的步骤”,对应1/2倍的基本电阻单位e2/ h 成果三重争论在广泛的媒体报道后,“天使粒子”的成果长期陷入争论 第一争论:发现真正的粒子了吗? 其实,马约拉纳费米总是有“最好的嫌疑犯”。 是中微子。 但是,需要没有中微子的贝塔双衰变实验,表明人类暂时没有达到相应的实验精度的能力 因此,一些科学家把眼球对准了集合状态的物理 集合状态物理学研究由大量粒子组成的集合状态结构,通常不能直接观测各个粒子 但是,金属、非金属、半导体、超导体等固体材料内部的自由电子什么时候在磁场、压力、温度等外部条件下产生特定的集体活动倾向,就像虚拟粒子一样 这些“准粒子”在适当的环境条件下显示出与实际粒子相同的物理法则,但“贴近”固体材料,可以看作粒子投影的迷人的影子,即马拉那费米型 简化说明,真正的马拉那粒子是三维的,虚拟的马拉那费米型是一维的 论文草案体采用了“手征马约拉纳费米子模”的专业表现,但媒体广泛采用了更常见的“马约拉纳粒子”这一提法,引起了一些误解 第二次争论:贡献分配“内讧” 张初晟主导了成果的广泛曝光后,王康隆对其“吵闹的客人抢主”不满 他公布张首晟没有参加实验,直到论文发表前三个月,张才要求成为文案的通讯作者 年12月,张初晟因抑郁症在斯坦福大学坠楼身亡,关于“天使粒子”的公开讨论逐渐沉默,但关于反复实验的第三个争论总是暗暗活跃着 这个成果发表后,国际上很多研究小组反复试验了实验结果,但没有得到“天使粒子”的确定证据 一个理论认为,重要的半整数导电平台不是由手征马约拉纳费米子型引起的,而是有一些更平凡的解释,包括材料边缘的“短路”问题。 事实上,《天使粒子》论文从投递到发表长达一年,据知情人士透露,《科学》审稿人确实有这样的担忧,要求王康隆团队竭尽全力排除其他可能性后最终收到。 魅这次“科学”发表的负面结果论文最终指向“短路”这一平凡的机制。 论文题目为“量子异常空穴超导器件缺乏手征马约拉纳费米型的证据”。 模仿“天使粒子”论文的实验,宾夕法尼亚州立大学的领导人联合团队创建了30多个普通超导体和异常量子霍尔效应薄膜组合的结构。 当器件处于异常量子空穴状态,与磁化方向一致时,发现两端的导电总是呈现半整数的阶梯。 这与“天使粒子”论文的实验中整数步长和半整数步长并存的结果不一致 根据《科学》最近发表的反转论文的复印件,我们认为这种半量化电导的平台不是样品中的手征马拉那粒子造成的。 该小组指出,在迄今为止的实验中,被异常量子霍尔效应薄膜复盖的超导体带单纯地忽视了两侧的异常量子霍尔绝缘体的电连接 换言之,会引起“短路” 这种短路才是“一半楼梯”现象的根源 80多年过去了,马约拉纳费米没有任何痕迹 曾经,集合状态物理学界的受欢迎材料出现了迷人的影子,被卷入拓扑量子计算的热点更加诱惑,但最终被证实只是幻想 (本文来自澎湃信息,越来越多的原始信息请下载《澎湃信息》app )