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来源：SELF格致论道讲坛 什么是马约拉纳费米子？马约拉纳费米子有多么重要？找到马约拉纳费米子以后对我们将来的生活有什么样的影响？在SELF讲坛上，贾金锋教授分享了他和他的团队寻找马约拉纳费米子的经历，也传递了科学家的不懈的探索和创新精神。 上海交通大学教授 国家杰出青年基金获得者 国家教育部“长江学者奖励计划”特聘教授 以下内容为贾金锋演讲实录： 大家好，我的名字叫贾金锋，我今天做的报告题目叫寻找马约拉纳费米子。大家看到这个题目以后可能一大堆问题，首先什么是马约拉纳费米子？ 我就从这个问题开始讲起，要了解马约拉纳费米子，首先我们得讲一下什么是费米子。讲了什么是费米子，大家还是不明白，大家理解到的子，可能最多的就是原子、分子，其实了解了原子、分子已经很好了，大家知道我们这个物质世界就是由这些原子、分子组成的。 原子分子其实是能够保持物质性质最小的基本单元，如果把原子分子再往下分，就会分出很多个叫做基本粒子的东西。它们比原子分子更小的、组成我们物质世界的单元，我们叫做基本粒子。 这么多的基本粒子要怎么研究呢？一位天才的科学家叫做狄拉克，他把基本粒子分成两类，一类叫费米子，一类叫玻色子。玻色和费米，他们两位都是非常伟大的科学家，为了纪念他们，所以用他们的名字命名了这两类基本粒子。 狄拉克还预言，这些基本粒子还存在反粒子，每一种基本粒子都存在一种反粒子。比如说电子是一种费米子，我们用的电就是由电子产生的，它的反粒子就是正电子。所以到目前我们知道了什么是费米子，什么是玻色子，每种粒子会有反粒子。 在这之后，又出来了一位更伟大的科学家，他叫马约拉纳，这是一位非常天才的科学家，这个天才不是我说的，是跟他一起工作的费米说的，费米就是刚才费米子的费米。费米本身就是一个非常天才的科学家，他很少夸别人是天才，但是他夸马约拉纳是一个天才，可想而知马约拉纳的多么天才了。 马约拉纳做了这么一个预想，在狄拉克方程的基础上，他预想有可能粒子和它的反粒子是一模一样的，就是存在这么一种粒子，正反粒子是同样的一种粒子，这个预想中的粒子被称为马约拉纳费米子。 现在大家清楚了吧，什么是马约拉纳费米子，首先要知道清楚什么是费米子，然后费米子都有反粒子，然后反粒子和自己一样了，那就是马约拉纳费米子。 为什么要找马约拉纳费米子？马约拉纳费米子它有什么好的地方？为什么大家都要去找它？ 这个要从两方面来讲，一方面从理论上来讲，马约拉纳做了这样一个预言，不仅因为他是一个天才的科学家，而且这个预言本身就很重要，如果你找到了就证明了他这个理论。另外在这个理论之后又出来了很多理论，比如我们常听说的一个暗物质。暗物质出来以后，有理论预言暗物质的备选粒子也是马约拉纳费米子，所以如果能够找到马约拉纳费米子，也将有助于人们理解暗物质。 更重要的是，找到马约拉纳费米子以后，还可以做拓扑量子计算。什么是拓扑量子计算？我最后会提一下。大家就记住马约拉纳费米子除了在理论上、基础研究上有重要性之外，还可以用来做拓扑计算，所以它既在理论上有重要性，在实际应用中也很重要，所以他的预言出来之后，人们一直在找寻它。 但是怎么找？下面我就讲讲我们是怎么找马约拉纳费米子的。在讲之前，还要讲一下，我们找的马约拉纳费米子是一种准的粒子，不是像电子、质子是一个真的粒子。准粒子是个什么概念呢？这里还要再解释一下，就是说在凝聚态这个体系里面，只有电子和原子核。在这样一个体系里面，如果你把很多个电子、原子凑在一块儿，按照某种形式把他们组合在一块儿，就有了一种特殊的性质。 这个特殊的性质可以把它看成是跟马约拉纳费米子一样，就是它遵从同样的马约拉纳方程，所以我们就可以把它看作是一个准粒子。它其实不是由单独的一个粒子组成，是由很多的电子、原子组成一块凑成的一个东西，DIY出来的这么一个粒子，所以这叫准粒子。 我们想找的不是一个真的单个的粒子，是一个准粒子，是在固体里面，我们经常提到的准粒子，它是代表很多个电子、原子共同的性质。知道了这个以后，我们就可以开始进行下一步了，看看怎么找这个马约拉纳费米子。 马约拉纳费米子是存在一种叫做拓扑超导的材料里面。所有自然界的材料，它们有导电的，有不导电的，导电的叫导体，不导电的叫绝缘体。超导体电阻为0，它比一般的导体要好，就是在导电过程中没有电阻，这叫超导体。 超导体前面加两个字叫拓扑超导体，这个东西是什么材料呢？这里我再解释一下，拓扑超导体是拓扑绝缘体发现以后，人们发现的另外一种物质的状态，这是一种新型的超导体，在它的表面就会存在着马约拉纳费米子。 免责声明：本网站内容由网友自行在页面发布，上传者应自行负责所上传内容涉及的法律责任，本网站对内容真实性、版权等概不负责，亦不承担任何法律责任。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，并请自行核实相关内容。本站不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如若本网有任何内容侵犯您的权益，请及时联系我们，本站将会在24小时内处理完毕。 |
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