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80載歲月尋覓 華人科學家發現「天使粒子」

王康隆是洛杉磯加大(UCLA)電機工程系教授,也是台灣中央研究院院士。

圖為帶領研究「天使粒子」團隊的張首晟。


(綜合二十一日電)物理學界等了80年,由4位華人科學家領銜的科研團隊找到正反同體的「天使粒子」,相關論文21日發表在《科學》雜誌上。該成果由加州大學洛杉磯分校王康隆課題組、史坦福大學張首晟課題組和上海科技大學寇煦豐課題組等團隊共同完成,論文通訊作者是何慶林、寇煦豐、張首晟、王康隆,均為華人科學家。諾貝爾物理獎得主楊振寧斷言,這項發現「必獲諾貝爾獎」。

報導指出,馬約拉那費米子由義大利理論物理學家馬約拉那(Majorana)在1937年提出,他預測在一個名為費米子(包括質子、中子、電子、中微子和誇克)的粒子類別中,存在一類自身沒有反粒子的粒子。不過,80年以來物理學家始終未能找到這種自身沒有反粒子的粒子,直到張首晟團隊從2010年至2015年連續發表三篇論文,精準預言了實現馬約拉那費米子的體系及用以驗證的實驗方案。

《科學》雜誌21日發表的最新論文,宣示了重大物理學突破。史丹福大學發布新聞稿表示,發現馬約拉那費米子是繼發現「上帝粒子」(希格斯波色子)、中微子、引力子後,又一重大理論發現,且具有潛在的應用價值—讓量子計算成為現實,這將對量子理論帶來巨大改變。

「我們的團隊正確預測能在哪裡找到馬約拉納費米子,以及尋找什麼現象。這項發現結束了基本物理學持續整整80年的最密集研究。」張首晟說,這種追尋的知識性質似乎重於實用性質,卻可能實際應用於製造威力強大的量子電腦,雖然這種展望還很遙遠。

在物理學領域,構成物質的最小、最基本的單位被稱為「基本粒子」。它們是在不改變物質屬性前提下的最小體積物質,也是組成各種各樣物體的基礎。基本粒子又分為兩種:費米子和玻色子。

這個研究團隊觀察的粒子是一種「手性」費米子,因為它只在一維層面途徑沿著一個方向移動。研究人員說,製造這種費米子的實驗很難設計、設立和進行,可是得到的結果非常明確。

王康隆等實驗團隊接著依照張首晟的理論預測,成功發現了手性馬約拉那費米子。張首晟將這一新發現的手性馬約拉那費米子命名為「天使粒子」,這個名字來源於丹.布朗的小說《天使與魔鬼》。

但來自台灣也是中研院士的王康隆認為,叫「太極粒子」更貼切。

王康隆是洛杉磯加大(UCLA)電機工程系教授,也是台灣中央研究院院士。1964年,王康隆在台灣成功大學獲電子工程學士學位,隨後到美深造,在麻省理工學院先後取得電子工程碩士及博士學位,畢業後留校任教,後轉到通用電氣公司從事研究工作,1979年起在洛杉磯加大出任電子工程學教授,1993至1996年擔任電子工程學系主任。2000年,王康隆出任香港科技大學工學院院長,2002年被清華大學聘請為客座教授。

華人科學家研究團隊根據張首晟的理論發現天使粒子,台灣大學代理校長張慶瑞,立刻寫信邀請張首晟及另位王康隆教授來台大演講,他們也回信表示將盡快安排時間訪台。



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