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发现外尔费米子
时间: | 2016-03-01 | 编辑: | 【 【打印】【关闭】

 

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近百年前的一个预言被证实了。今年7月,中国科学院物理研究所发布消息:他们发现了具有“手性”的电子态——外尔费米子。物理所表示,中国科学家的这一发现,从材料理论预言到实验观测都是独立完成。

基本粒子虽然小,但像地球一样是可以自转的,而且可以正转也可以反转。1929年,德国科学家外尔(H. Weyl)推测,无“质量”(线性色散)的电子,可以分为左旋和右旋两种不同“手性”,或者说,存在“外尔费米子”。但是86年来实验从未观测到。

中科院物理所的科学家年初找到了钽砷晶体(TaAs)等四种非磁性的外尔半金属材料,是取得进展的关键。

物理所研究员翁红明说:“TaAs材料在1960年代就有研究文章,但没有人意识到上面有外尔费米子。我们这一发现的难度在于,从那么多材料中找到合适的,犹如大海捞针,必须对外尔费米子和材料物理性质都有相当认识才行。”

中国人的发现20141231日提交电子预印本(Arxiv)网站后,中科院物理所、北京大学、美国普林斯顿大学等团队都试图在TaAs中找到外尔费米子。这是一场激烈竞争。普林斯顿大学团队和中科院物理所团队几乎同时宣布成功。英国皇家化学协会网站今年716日报道说:“有两个国际研究组声称发现了电子学的基本建筑单元——外尔费米子。”

“不是通过加速器,而是简单地在晶体里发现了新的粒子现象。这或许对其他实验有启发:凝聚态物理里,通过一些低能激发,可能产生高能物理范围的粒子行为。”翁红明说,他们还将试着寻找“拓扑超导”等新物理现象。

如今在科学前沿领域,中国人的原创成就是越来越多了。可以预计,今后在前沿科学的跑道上,中外科学家还将一次次为率先撞线而拼搏。

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