神秘马约拉纳费米子被发现 困扰物理学家80年

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来源：科技日报

马约拉纳费米子是一种由物质和反物质组成的神秘粒子，已经困扰了物理学家80年。美国科学家近日宣布，他们已经找到了这种神秘莫测的粒子，这不仅有助于量子计算机的研制，还有助于科学家们进一步弄清暗物质的性质。

　　
物理学家们认为，每个粒子都有自己的反粒子，它们的质量相同，但电性相反。马约拉纳费米子却是个例外，其反粒子就是自身，而且呈电中性。物理学家们认为，当物质和反物质相互碰撞时，它们会相互湮灭。但1937年，意大利理论粒子物理学家埃托雷·马约拉纳提出，可能存在着一种由物质和反物质组成的粒子，不过，科学家们一直都没有发现其蛛丝马迹，直到现在。

　　
捕捉到这种神秘莫测的粒子并非易事，为此，普林斯顿大学的物理学教授阿里·雅达尼和同事使用一款有两层楼高的望远镜来对准一个只有几个原子长的一段细铁丝。他们将铁丝置于一大块铅上，并将其冷却到接近绝对零度的零下272摄氏度。极冷温度在铅中制造出了超导状态，铁丝产生的磁场和铅产生的超导性之间的平衡产生了马约拉纳费米子，其在铁丝的两端盘旋。雅达尼10月8日接受趣味科学网站采访时解释道：“因为铁丝足够长，物质和反物质能分居两端，当物质和反物质无法相互‘交流’时，它们可以独立存在，不会彼此湮灭。”

　　
借用这种巨大的望远镜，研究人员探测到了来自铁丝两端的中性信号，数十年的研究和计算已经证明，这是马约拉纳费米子的关键信号。雅达尼团队的实验建立在加州大学圣巴巴拉分校物理学教授阿列克谢·基塔耶夫提出的一个理论的基础上。2011年，基塔耶夫预测，某种特殊类型的超导状态将产生马约拉纳费米子，而且，这种粒子将出现在一条线的两端。

　　
马约拉纳费米子也是迄今还未被科学家们发现的暗物质的备选粒子。科学家认为，组成暗物质的粒子很难探测，可能也不会同周围的环境相互作用，就像马约拉纳费米子。

　　
总编辑圈点

　　
马约拉纳费米子是制造量子计算机的完美选择之一。普通计算机内的信息被存储在“位”内，每一位都被编码成0或1，而量子计算机内的信息位同时以0和1存在，但这种“叠加”状态非常脆弱。为此，物理学家们一直在寻找使量子位更稳定的方法。马约拉纳费米子由本应相互湮灭的物质和反物质组成，所以其非常稳定，且呈电中性，很少与环境相互作用，这些属性或许使其成为一种更稳定的量子信息编码方式。