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作者: Schwinger (千金之子不死于盗贼) 看板: Gossiping
标题: Re: [新闻] 物理学重大突破：科学家找到“天使粒子”
时间: Sun Jul 30 11:30:29 2017
※ 引述《hiphopsilenc ()》之铭言：
: 1.媒体来源:
: 联合新闻网
: 2.完整新闻标题:
: 物理学重大突破：科学家找到“天使粒子”
: 3.完整新闻内文:
: 史丹福大学教授、大陆中科院院士张首晟等4位华人科学家领衔的科研团队，今日在北京
: 宣布，找到正反同体的“天使粒子”——马约拉那（Majorana）费米子 ，这是物理学的
: 重大突破，诺北尔物理奖得主杨振宁断言，这项发现“必获诺奖”。
: 这一发现，验证了由意大利理论物理学家Ettore Majorana在80年前提出的预测，存在着
: 一类没有反粒子的粒子。同时也证明了存在一种比量子还小的单位－－Majorana费米子，
: 这将对现在的量子理论带来巨大的改变。
: Majorana 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，又一
: 新里程碑发现，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。
: 这也是全球物理学界历经80年的探索之后，开启一个对基础物理界的全新时代。这项发现
: 的学术论文发表在今天出版的《科学》杂志上。
: 凤凰科技报导，张首晟将发现的手性Majorana费米子称为天使粒子，这一灵感来自于小说
: 《天使与魔鬼》。在小说中，正反粒子的碰撞会将所有质量以能量的形式释放出，从而湮
: 灭整个世界。
: 而张首晟认为，天使粒子的发现，就好像发现了一个完美的世界，这里只有天使，没有魔
: 鬼。
: 张首晟强调，天使粒子最重要的意义是改变了基础物理，因为它改变了人们一直认知的正
: 反对立的世界观。
: http://imgur.com/yBRkhck
: 马约拉那（Majorana）费米子 结构图。取自凤凰科技
: http://imgur.com/hM0YEia
: 史丹福大学教授、大陆中科院院士张首晟等4位华人科学家领衔的科研团队，今日在北京
: 宣布，找到正反同体的“天使粒子”——马约拉那（Majorana）费米子。取自凤凰科技
: http://imgur.com/USWiF3u
: 1987年张首晟博士毕业时与杨振宁的合影，张首晟曾师从杨振宁时，杨振宁却鼓励张首晟
: 去研究凝聚态物理。取自凤凰科技
: 4.完整新闻连结 (或短网址):
: https://goo.gl/MfomTc
: 5.备注:
: 华人之光
帮乡民稍微做一些小小说明,我凭印象中打的有错指证一下,Majorana粒子原本
是高能物理的量子场论会学到的东西,结果今天却意外地跑进凝态物理,结果现在全世界的
一大票理论物理学家跑去做凝态物理,现在理论物理每一天有一篇比一篇还难的paper,
真的是超夸张,有时候我还蛮庆幸自己没继续搞物理
这里面有二个很重要的华人物理学家,也是当代最出色的凝态物理学家,他们都得了凝态
物理最高荣誉Oliver Buckley奖,一个是史丹佛的张首晟教授,另外一个MIT是文小刚教授,
他们都有很特殊的背景就是都是弦论出身转而做凝态物理的物理学家,数学物理都超级好
这二个人其实我比较稍微懂一点点熟文小刚教授的东西,因为他有出一本量子多体物理的书
有英文和简体中文,都出很久了,但是根据文教授说这本书不是拿来给人自修的XD
老实说不知道是我跟物理主流脱节太久还是怎样,文小刚教授的理论竟然变成现在
物理最热门的主流之一,这本书大概是我唸过最难的物理书籍,应该说我一开始不太信这
本书和文教授超前卫的学说,这里面用到很多物理很前沿的概念,特别是量子纠缠还有他和
一个杰出华人物理学家牛谦教授提出一个拓墣序(topological order)的概念,这个东西
根据文小刚教授的说法,他的灵感来自于弦论的共形场论(conformal theory)
其实本来是在努力解释高温超导的东西,就是Ginzburg-Landau相关的,苏联大物理
学家Lev Landau提出相变会有序参数(order parameter),文小刚教授发现一些这里面无法
解释的东西,这是一件蛮不得了的事,因为文教授说他刚进这领域,很多人就跟他说没什么
好做了XD
文小刚：拓扑序概念的提出和发展
原文网址：https://kknews.cc/zh-tw/science/9ea5ob.html
https://read01.com/J7gEAD.html
高温超导理论很美没错,高温超导和室温超导是当今最重要的物理课题,但是这是
一门十分艰深的理论物理,聚集无数超级天才和无名尸体,连张首晟教授也以SO(5)的高温
超导著名,他尝试用大统一的数学去做高温超导,但是实验上好像并没有真正成功,但是我
也看不太懂orz,我相信这对任何国家来说是一个非常非常高深的凝态物理,不知道是否
2006之后拓墣绝缘体真正被做出来,还有很意外的量子计算机也变成非常热门的话题,
现在整个一起汇流成一个科普的话题,即使在7年前搞不好还真的没这么热门,但是理论物理
低潮已久,好不容易凝态物理有了石墨烯,拓墣绝缘体,到现在最夯的二维材料之后才受到
所有物理学家的关注,但是这些变成主流这并不容易,因为文小刚的东西是弦论物理学
家看待凝态物理的方式,有些人并不是很喜欢这样的方式,用高深的数学去认识物理
但是没想到今天因为拓墣绝缘体被发现,大家惧怕的数学和超难物理竟然在物理最
好的期刊出现,而且这里面带动了很多的中国华人年轻学术明星,文小刚教授的学生几乎
都在美国最好的学校教书从事量子纠缠和量子计算相关工作,张首晟教授学生授也不遑
多让,其中很多还是北京清华本土博士找到美国的教职
我就讲最佩服的张首晟教授,他原先应该是做超引力的,因为他唸纽约大学石溪
分校是超引力的重镇,他博士的老板Peter van Nieuwenhuizen（荷兰人）是超引力的大师,
张首晟教授那时代大概最优秀的理论物理学家全跑去做超引力和超弦理论,不过他也十分
幸运没有继续往超引力做,因为这里面真的到了后面几乎都阵亡和转业了,他听杨振宁教授
建议去跟史丹佛大学的凝态物理大师Steven Kivelson学凝态物理,我相信多少改变了
他的命运,也许张首晟就不是今天的张首晟,我们新竹清华有一个18岁唸哈佛大学高能物理
的天才结果抗拒弦论潮流,却也没有搞出一条路只好去华尔街
张首晟教授也培养中国大陆不少1980年后出生的凝态物理学家,年纪轻轻就当美国
的终身职教授,这些人大概都是当代最出色的理论物理学家,今天华人能在物理界真正
扬眉吐气,张首晟 文小刚和杨振宁教授应该功劳很大,还有杨振宁回去在北京清华大学弄
一个高等研究院,这里的物理学家强的不得了,水平绝对是世界一流跟美国抗衡
有一次这些人还来我们学校演讲,真是羡慕,我还跟我好友开玩笑说,我们台湾现在
年轻物理人比较像他们文革时代的物理人悲惨,要是没有杨振宁回去弄一个高等物理研究
中心,这些人一定傻傻的一窝蜂去做弦论,当台湾曾有最优秀的人死在弦论,人家已经看到
整个凝态物理趋势,但是这些人很爱场论,有几个就是用场论做凝态物理,凝态物理跟
高能物理不太一样,甚至有一道很深的鸿沟,高能物理通常玩很难的数学,凝态物理比较接
近真实的物理,比如半导体物理也算是凝态物理一种,但是凝态物理比较偏向强关联吧？
也就是说物理学家搞的半导体物理搞不好都没能带,或是只会最简单的固态物理概念
但是这些都不一样了,应该说能懂topological band theory还是勉强可以找到一些题目
但是要发顶尖期刊几乎是0
因为真的是非常非常不容易,这些物理明星真的是进步太快,我几乎追不上这些
人的脚步（泪奔）,还记得有些凝态物理学家开玩笑说
现在真的是凝态物理扬眉吐气的时代了(高能物理雄霸已久）
事实上凝态物理的书籍凝态场论也可能不到10年吧,更不用说变成论文的主流,这叫年轻人
真的是有点太辛苦了,如果你一路从2000年跳进来唸物理,你会觉得真的很夸张,2000年左右
可能只有少数高能物理用量子场论,现在量子场论和弦论的一些数学对理论凝态物理学家
来说应该都算是必学了,这些才是搞拓墣绝缘体量子计算的开始,从大三量子力学到这里,
我又觉得量子力学真的是高中物理那样基本而重要,这里面数学要学得比物理还多的多,
但是这里面都是比较直觉的数学,就是名称虽然和数学系一样,比如拓璞(topology)
但是数学系和物理系互不侵犯,我甚至怀疑有多少物理人真正知道和会证明Gauss-Bonnet
定理还有分local和global,物理学家用的是global的Gauss-Bonnet,但是这完全不是重点
这里面用到了代数几何K theory和范畴论(category) 来对各式各样晶体的拓墣相做分类,
但是我完全不懂数学家的K theory和category也不懂这些物理人的数学,真伤心
不过有时候你学了反而觉得会比数学系的人有趣
如果你问像我2005年才算是正式学物理,最不可思议的是什么,我没想到现在是高能
物理,凝态物理和天文物理全跑来念凝态物理的时代,加上量子卫星和量子计算的时代
这些东西其实理论早就非常非常久了,真的刚好也是从拓墣绝缘体被发现到现在变超热门
如果我没记错拓墣绝缘体当时是有二种看法,一种是从石墨烯的角度,由Chalies
Kane和Eugene Mele等人发现石墨烯的Haldane模型不寻常的量子态,他们认为这不需要
强磁场的量子霍尔效应就能有边缘电流的金属态,就是量子自旋霍尔效应,另一种是从如
张首晟所说的,他观察到TeHg这个化合物有不寻常的物理性质,他是质量从负到正产生
一种能带反转的相变,张首晟教授厉害就是他跨领域可以看到很多现象,甚至他曾经留学
德国叫全世界唯一合成硒化汞的德国人帮他合成,后来各式各样的拓墣绝缘体陆续被发现
我觉得真的是超厉害,很少有理论物理学家可以这样对实验和跨领域(有部分是半导体)
听说这里面有很多八卦,但是我真的只是业余的不认识这些大师XD
讲一点Majorana粒子的故事,从量子物理可知自然有二种粒子,一种是构成物质
的fermion,另一个是传播的boson,其实这个是一件非常深刻的定理叫做
spin-statistic theorem,由超级天才物理学家Pauli证明
我们把薛丁格方程改成相对论性,可以得到二种方程一种是描述boson的Klein
Gordon方程,然后另一个来描述fermoin的Dirac方程,这里面做基底变换会有二种,Dirac
方程和Weyl方程
还有一种是意大利天才物理学家Majorana观察这矩阵,认为这方程应该也要像
Klein-Gordan方程一样的实数解,所以他认为那gamma矩阵应该是实数,从数学来看复数
矩阵等于自己,就是他的complex conjugate等于自己,也就是物质等于反物质,这是一个
蛮特别的东西可惜从来没有被找到,会命名天使粒子应该是因为他只有一种,不像一般
物质都有反物质,我倒是认为天使粒子命名是张首晟跑去开创投公司当天使投资人的关系
一来也帮自己公司打打名气XDDD
八卦是
Majorana应该是船难而死,才32岁,真的是非常可惜
有错请指正啦