實驗室首次造出無質(zhì)量外爾費米子
1929年,德國物理學(xué)家魏爾曼·外爾首次提出,存在著一種無質(zhì)量的新粒子——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(shè)備奠定了基礎(chǔ),也將有助于量子計算機領(lǐng)域的研究。
科學(xué)家們認(rèn)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(nèi)發(fā)現(xiàn)了前兩種費米子的證據(jù),但始終沒有獲得第三種費米子的“蛛絲馬跡”?茖W(xué)家們認(rèn)為,外爾費米子沒有質(zhì)量,可能是包括電子在內(nèi)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(dāng)兩者相遇時,會像物質(zhì)和反物質(zhì)一樣相互湮滅。 2011年,加州大學(xué)伯克利分校的理論凝聚態(tài)物質(zhì)物理學(xué)家阿舍汶·維什瓦納特研究團隊在《物理評論B》雜志撰文指出,擁有某些屬性的晶體在合適的環(huán)境下可能會產(chǎn)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(xué)物理學(xué)家扎伊德·哈桑領(lǐng)導(dǎo)的團隊查閱了約100萬種晶體的信息,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(fā)起了轟擊。此舉讓晶體內(nèi)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(xué)家們對移動的電子進(jìn)行了詳細(xì)研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),“這些電子準(zhǔn)粒子的舉止非常怪異,與外爾費米子如出一轍”。 據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)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(fā)現(xiàn)不僅有助于科學(xué)家們厘清這種粒子的行為,也為研制出超低功耗電子設(shè)備鋪平了道路。而且在量子尺度下,當(dāng)該粒子遭遇電場或磁場時,其“手性”會發(fā)生變化,因此可被用于量子計算機研制領(lǐng)域。另外,超導(dǎo)體只在溫度極低的液態(tài)氦或液態(tài)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(xué)采訪時表示:“在晶體內(nèi)制造出這種粒子或有助于我們更進(jìn)一步了解其在現(xiàn)實世界中的行為,但最新發(fā)現(xiàn)并沒有厘清外爾費米子是否是基本粒子中的一員這個問題! |