“天使粒子”找到了!物理学迎来重大突破!

【菜科解读】
核心提示:来源:人民网 物理学迎来重大突破:由4位华人科学家领衔的科研团队终于找到了正反同体的“天使粒子”——马约拉那费米子,从而结束了国际物理学界对这一神秘粒子长达80年的漫长追寻。
相关论文发表在今天出...
来源:人民网
物理学迎来重大突破:由4位华人科学家领衔的科研团队终于找到了正反同体的“天使粒子”——马约拉那费米子,从而结束了国际物理学界对这一神秘粒子长达80年的漫长追寻。
相关论文发表在今天出版的《科学》杂志上。
该成果由加利福尼亚大学洛杉矶分校王康隆课题组和美国斯坦福大学教授张首晟课题组、上海科技大学寇煦丰课题组等多个团队共同完成,通讯作者为何庆林、寇煦丰、张首晟、王康隆,均为华人科学家。
赵永新摄
诺贝尔奖获得者Frank Wilczek评价这项工作时说: 张首晟与团队设计了全新的体系, 并在实验中清晰地测量到马约拉那费米子,这真是一项里程碑的工作。
国际同行指出:发现马约拉那费米子是继发现“上帝”粒子(希格斯波色子)、中微子、引力子之后的又一里程碑发现,不仅具有重大的理论意义,而且具有重要的潜在应用价值:让量子计算成为现实。
“神秘的正反同体粒子,让我们等了80年”
在物理学领域,构成物质的最小、最基本的单位被称为“基本粒子”。
它们是在不改变物质属性前提下的最小体积物质,也是组成各种各样物体的基础。
基本粒子又分为两种:费米子和玻色子,分别以美国物理学家费米和印度物理学家玻色的名字命名。
东方西方哲学家都认为,人类似乎生活在一个充满正反对立的世界:有正数必有负数,有存款必有负债,有阴必有阳,有善必有恶,有天使必有恶魔。
1928年,伟大的理论物理学家狄拉克(Dirac)作出惊人的预言:宇宙中每一个基本费米粒子必然有相对应的反粒子。
根据爱因斯坦E = mc2的质能公式,当一个费米子遇上它的反粒子,它们会相互湮灭,从而使两个粒子的质量消失并转化为能量。
从此以后,宇宙中有粒子必有其反粒子被认为是绝对真理。
然而,会不会存在一类没有反粒子的粒子,或者说正反同体的粒子?1937年,意大利理论物理学家埃托雷?
马约拉那(Ettore Majorana)在他的论文中猜测有这样神奇的粒子存在,即我们今天所称的马约拉那费米子。
不幸的是,他本人做出这一猜测后在一次乘船旅行中神秘失踪。
自此以后,寻找这一神奇粒子成为了物理学家门梦寐以求的探索目标。
科学家们认为,在粒子物理中,标准模型范畴之外的中微子可能是马约拉那费米子。
而要验证这一猜想,需要进行无中微子的beta双衰变实验。
可惜的是,这项实验所要求的精度在今后的10年到20年以内都难以达到。
张首晟把突破口转向凝聚态物理。
从2010年到2015年,张首晟团队连续发表三篇论文,精准预言了实现马约拉那费米子的体系及用以验证的实验方案。
王康隆等实验团队依照张首晟的理论预测,成功发现了手性马约拉那费米子,为持续了整整80年的科学探索画上了圆满的句号。
张首晟将这一新发现的手性马约拉那费米子命名为“天使粒子”,这个名字来源于丹?布朗的小说及其电影《天使与魔鬼》。
“这部作品描述了正反粒子湮灭爆炸的场景。
过去我们认为有粒子必有其反粒子,正如有天使必有魔鬼。
但今天,我们找到了一个没有反粒子的粒子,一个只有天使,没有魔鬼的完美世界。
”张首晟说。
“今天的成果,是建立在发现量子反常霍尔效应的基础上”
困扰了物理学界80年的难题是怎样被破解的?张首晟认为,任何科研工作都是建立在已有成果的基础上。
天使粒子的发现,得益于先前对量子反常霍尔效应的探索,也是理论和实验结合的成果。
最初,张首晟按常理做了一项推断:既然马约拉那费米子只有粒子、没有反粒子,那么它就相当于传统粒子的一半。
他很快意识到,“一半”的概念就是解决问题的关键。
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早在2008年,张首晟理论就预言了量子反常霍尔效应,这一预言在2013年被清华大学教授薛其坤领衔的清华大学物理系和中科院物理研究所联合组成的实验团队证实。
在实验中,随着调节外磁场,反常量子霍尔效应薄膜呈现出量子平台,对应着1、0、-1倍基本电阻单位e2/ h。
也就是说,量子世界里的电阻是量子化的,它只能整数倍地跳台阶。
这给了张首晟一个灵感:马约拉那费米子是通常粒子的一半,既然通常的粒子按整数跳,马约拉那费米子或许就是按半整数跳——它一定会呈现出一个奇特的、“1/2的台阶”。
由此,他预言手性马约拉那费米子存在于一种由量子反常霍尔效应薄膜和普通超导体薄膜组成的混合器件中。
当把普通超导体置于反常量子霍尔效应薄膜之上时,临近效应使之能够实现手性马约拉那费米子,相应的实验中会多出全新的量子平台,对应 1/2 倍基本电阻单位e2/ h。
在后续的实验验证中,激动人心的成果出现了:王康隆等实验团队确实看到了“1/2的台阶”。
这半个基本电阻来源于马约拉那费米子作为半个传统粒子的特殊性质,因此,多出来的半整数量子平台为手性马约拉那费米子的存在提供了有力的印证。
何庆林、王康隆实验团队和夏晶实验团队在与张首晟理论团队合作下所测量到的与理论预测符合的半量子电导平台,这为马约拉那费米子的发现提供了直接而有力的实验证据。
“天使粒子带来的量子计算时代,让我充满兴奋和期待”
找到天使粒子有什么现实意义?张首晟指出,从基本科学发现到技术应用往往需要多年时间,但天使粒子的发现意味着量子计算已成为可能。
他解释说,量子世界本质上是平行的,一个量子粒子能够同时穿过两个狭缝。
因此,量子计算机能够进行高度并行的计算,远比经典计算机有效。
以算术问题为例,如果给出一个很大的数字,问这个数字能否拆成两个数字的乘积,那么经典计算机只能用穷举法逐一尝试整除计算,而量子计算机可以在一瞬间同时完成所有可能项的测算。
然而,一个量子比特的信息非常难以存储,微弱的环境噪声就能毁灭其量子特性。
因此,量子计算机往往被视为可望不可即的空想。
“通常情况下,量子比特只能放在一个传统粒子内储存,容易被干扰。
但如今,天使粒子的发现提供了一种绝妙的可能性:一个量子比特能够被拆成两半,存储在两个距离十分遥远的马约拉那费米子上。
”张首晟说,如此一来,传统的噪声很难同时以同样的方式影响这两个马约拉那费米子、进而毁灭所存储的量子信息。
“相较于传统的存储方式,基于天使粒子的存储方式极其稳固。
”
“我们提出的器件同时还是二维体系,从而允许马约拉那费米子的纠缠和编辫,使得有效的量子计算成为可能,菜叶说说,从而解决人类面对的一些艰难问题。
”张首晟说,“我对天使粒子巡游的量子天堂充满兴奋与期待。
”
刘伯温找到诸葛亮的墓,被墓上5个字吓得直接磕头?
给了一个自由施展才华的平台,诸葛亮为了蜀国鞠躬尽瘁。
刘伯温与朱元璋的关系也是这样。
刘伯温在发迹前,就有神童的名称,在当地已小有名气,12岁考中进士,此后更是名声大噪。
再到后来跟随朱元璋南征北战,打下大明江山,辅佐皇帝治国。
在当时的社会影响非常大,时人说他是“在世诸葛”。
他听后就觉有些飘飘然了,再加上他沉迷风水轮回转世之说,虽时隔千年,依然想与诸葛亮一决高下。
所以就流传下来这样一个民间传说:刘伯温要去拜祭诸葛亮,还说诸葛亮要是能算到他的到来,就说明诸葛亮确实是神算子,比自己厉害,否则,诸葛亮就输了。
刘伯温觉得这回他赢定了,因为诸葛亮肯定不会断到千年后他会去祭拜。
然而,出乎刘伯温的是,当他找到诸葛亮的墓,刚上花石台阶时,一筒巨碑矗立眼前,上边有亲书五个篆体大字:“吾到无人到”。
刘伯温先是抱拳深施一礼,然后哈哈大笑:你矮吾三尺,终没料到你到吾也到吧!碑上预言为假,传世的神算子也不过如此嘛,一时间过于兴奋自大,竟然将此碑文砸烂毁了。
刘伯温继续向里面走,终于找到诸葛亮坟墓,当他得意地当扒开墓碑前的杂草,想要和诸葛亮炫耀一番之时,墓碑上苔痕里却露出这样5个大字来:只有伯温到。
刘伯温顿时被吓得不轻,知道自己过于自大,不该侮辱先贤,自己的修为还差诸葛很远。
忙着给诸葛亮磕头赔礼。
磕首礼毕,刘伯温站起身子时忽然看见碑的下边刻还有一行小字:“伯温戴盔行礼,脱盔而起。
”刘伯温慌忙卸下金盔,连磕一千个响头,再三拜融才站起来,从此再不敢与诸葛亮比较。
这则民间传说虽然无证可考,却也反应了世人对刘伯温与诸葛亮两人的不同看法,诸葛亮羽扇纶巾,谈笑间樯橹灰飞烟灭的形象已经太深入人心,诸葛早已成为了一个智慧的化身,而诸多后辈,譬如刘伯温,即使善诗文,晓韵律,懂天象,也只能望其项背。
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僧人因哪位帝王终身吃素?据说此帝王在《大般涅槃经》找到理论
关于后两者,笔者个人不是太清楚的。
我们今儿主要讲的是关于中国古代的佛教信仰,即与汉传佛教相关。
汉传佛教一般是说汉明帝时期传入中国的。
到时期,佛教在中国已经有相当的热度,今天这篇文章谈及的皇帝正是南北朝时期梁朝的建立者——。
萧衍,据记载是的二十五世孙,本来萧衍只是一个南齐的权贵子弟,有才华,也有文名,凭借家族的背景,很容易就当上了大官。
加之他确实有一定的真才实学,而且和同事上司都处理好了关系,他的官途可谓一路亨通,并且帮助齐明帝坐上了皇位,只是齐明帝没多久就死了,由他的儿子继位。
因为萧宝卷没有的才干,却有秦始皇的暴虐,萧衍不满他的,双方逐渐对立起来。
后来萧衍拥立了齐明帝的另一个儿子为皇帝,与萧宝卷争夺大宝。
自然是萧衍方面赢了,而且萧衍也因功登上大司马之位,可谓是一人之下万人之上,实际上连皇帝的权力也被他架空了。
可是萧衍并不满足,这皇帝宝座他肯定是要坐的,所以他经过一番谋划,终于如愿以偿。
得偿所愿的萧衍建立梁朝,在建朝初期他也不失为一个好皇帝,,唯才是用。
可是到了萧衍晚年,他竟然痴迷佛法,还数次舍身出家,置国家于不顾。
在他之前,僧人其实是不吃素的,全因萧衍在《大般涅槃经》找到相关理论,所以下令僧人吃素,不仅如此,还戒令全国上下,向他效仿…… 也正是由此开始,萧衍不理朝政,梁朝彻底变成一滩浑水,。
相传萧衍在位四十八年,建造了四百八十多所寺庙,平均每年建十所……因此后人也有诗说——南朝四百八十寺,多少楼台烟雨中。
结语:佛教是中国三教之一,也是世界三大宗教之一。
它之所以能够正大光明,流传至今,就说明它有它的可取之处。
萧衍之所以因佛灭国,在很大程度上属于个人原因。
他痴迷佛学也不过与秦始皇追求长生一样,只是为了满足自己的一己私欲。
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