外爾費米子

外爾費米子(Weyl費米子)。是由中科院物理所方忠研究員帶領的團隊日前首次在實驗中發現的。科學家們認為,這一發現對拓撲電子學和量子計算機等顛覆性技術的突破具有非常重要的意義。

概述

科學家把基本粒子分為玻色子費米子兩大類,費米子是組成物質的基本粒子。外爾費米子是德國科學家威爾曼·外爾在1929年預言的。他提出,無“質量”(即線性色散)電子可以分為左鏇和右鏇兩種不同“手性”,這種無質量的電子被命名為“外爾費米子”。不過,科學家們始終無法在實驗中觀測到這種粒子。

證實

2015年7月24日,中國科學院在其網站上發表聲明稱,經過多年研究,中國科學院物理研究所方忠教授帶領的研究小組證實了外爾費米子的存在。

2012年和2013年,中科院物理所的理論研究團隊首次預言在狄拉克半金屬中或許可以發現無“質量”的電子。

進入2015年,中科院物理所的陳根富小組製備出具有原子級平整表面的大塊TaAs晶體,隨後該研究所的丁洪小組利用上海光源同步輻射光束照射TaAs晶體,使得外爾費米子第一次展現在科學家面前。

應有領域

外爾費米子的發現給智慧型手機帶來的影響尤其顯著,可以解決智慧型電子設備待機時間短、電量消耗快的問題。

當前的電子設備充電套路是電子流通過電線和電路進入設備。這些粒子不僅笨重、不易控制,還會導致能量流失。如果我們用外爾費米子將之置換掉,一個費米子裝置就能夠保證電流幾乎不流失,並且能保證在幾乎不損耗能源的情況下完成高功率計算。

含有外爾費米子的材料能夠充當超導體,因而也可套用到量子物理學領域。這種材料能夠保持長時間的量子態,而不受或很少受到外部世界的影響,這使它成為打造一台實用、高容錯量子計算機的熱門材料。

影響

“不是通過加速器,而是簡單地在晶體里發現了新的粒子現象。這或許對其他實驗有啟發:凝聚態物理里,通過一些低能激發,可能產生高能物理範圍的粒子行為。”中科院物理所翁紅明研究員說,下一步他們將試著尋找“拓撲超導”等新物理現象。

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