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「BT财经」那个让所有人惊为天人的物理鬼才和投资高手，已经离开我们一年了( 二 )


有时候科学家表现得也挺让人无语 ， 可能他们的脑回路异于常人 。
从那时开始到现在 ， 一代一代的物理学家都没放弃对马约拉纳费米子的找寻 。 在物理学界看来 ， 找到马约拉纳费米子这种最基础的粒子 ， 就能从基础上证明量子力学的正确 ， 也能为建立在相对论上的现在物理学指明发展方向 。
有消息称 ， 巨型电子对撞机的建立 ， 有大部分因素是用来找寻马约拉纳费米子 。 而在这些年物理学家追寻马约拉纳费米子过程中 ， 有5项诺贝尔物理学奖与之相关 。
可想而知 ， 张首晟领导的团队这个发现 ， 对整个物理学界会有什么样的冲击 。
张首晟发现找到马约拉纳费米子的方法 ， 看似是一个偶然的机会 ， 但如果离开他不走寻常路的研究思路 ， 也不会成功 。
张首晟之前研究领域是凝态物理 ， 拓扑绝缘体理论的材料实现方案和量子自旋霍尔效应是他最杰出的研究成果 ， 也为张首晟带来了物理学的几乎除了诺贝尔奖之外全部的奖项 。
这两项研究都是在凝态物理领域 ， 解释起来非常艰涩难懂 ， 但正由于这样的两个研究成果 ， 2010年以来 ， 以往仅仅处于科学猜想和科幻小说中的量子通信和量子计算机 ， 不论是遨游太空的中国“墨子号”卫星 ， 还是美国NASA的实验室量子计算机 ， 都取得了重大突破 。
基于他对凝态物理方面的研究 ， 在领导团队寻找马约拉纳费米子大的过程中 ， 他没有采用物理学界通用的电子对撞的高能模式 ， 反而在自己熟悉的拓扑绝缘体领域加强实验 。
「BT财经」那个让所有人惊为天人的物理鬼才和投资高手，已经离开我们一年了
本文插图
张首晟在发表拓扑绝缘体理论相关论文中曾预言 ， 如果想发现马约拉纳费米子 ， 在不采用高能研究方法的基础上 ， 只能在拓扑绝缘体边缘才有可能 。
而且他跟他的团队 ， 一口气在2010到2015年间 ， 针对这个问题发布了三篇论文 ， 从多维度、多系统精准预言了在哪里能够找到马约拉纳费米子 ， 继而指出哪些实验信号能够作为可靠的证据 。
这是很牛的成果 。 打个不恰当的比方 ， 就像数学的哥德巴赫猜想 ， 现在突然有人发布了三篇论文 ， 教你怎么找到猜想的答案 ， 怎么论证 ， 用什么方法 ， 然后还把如何验证的手段说了个遍 。 最恐怖的是 ， 你照着做还真的就把这个猜想解决了 。
但这个发现的过程并不是一帆风顺 。
张首晟和他的团队 ， 当然也想用传统方法找到“天使粒子” 。 在粒子物理中 ， 标准模型范畴外的中微子被认为最可能是马约拉纳费米子 ， 而且这一猜测有可能被“无中微子的beta双衰变”实验所验证 。
然而 ， 为了完成这个实验所需要的精度 ， 研究小组时不时要动用高能粒子对撞机 ， 高额的成本让只是斯坦福学校赞助的张首晟团队望而却步 。
张首晟不死心 ， 他在想 ， 有没有其余的方法找到“天使粒子”？他把目光放到了自己熟悉的凝态物理学中 。
根据一些前辈的推测 ， 在凝聚态物理中 ， 马约拉纳费米子有可能作为某些新奇量子基态上的准粒子或元激发而存在 。
因此 ， 找到一些能保证准粒子或者元激发出现的新奇量子基态就十分重要 。
在带领团队重复实验上万次 ， 添加几千种磁性材料和超导材料后 ， 一个下午 ， 吃完午饭回到实验室的张首晟偶然在拓扑绝缘体边缘观察到了散射的粒子现象 。
他发现 ， 在拓扑绝缘体中放置铬这种磁性的掺杂剂后 ， 本来是普通的绝缘体的拓扑绝缘体材料表面 ， 就会形成一个超导体 ， 粒子在这里会发生散射 。 而散射的就成为半粒子 ， 就是“天使粒子”
谈及这个发现时刻的心情 ， 张首晟曾在接受采访时表示：”如果你把科学探索想成一个探险 ， 把大自然想成一个艺术品 ， 你的预言 ， 大自然居然都帮你实现了 ， 那你每天都会过得非常享受 。 ”


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