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作者: Schwinger (千金之子不死於盜賊) 看板: Gossiping
標題: Re: [新聞] 物理學重大突破：科學家找到「天使粒子」
時間: Sun Jul 30 11:30:29 2017
※ 引述《hiphopsilenc ()》之銘言：
: 1.媒體來源:
: 聯合新聞網
: 2.完整新聞標題:
: 物理學重大突破：科學家找到「天使粒子」
: 3.完整新聞內文:
: 史丹福大學教授、大陸中科院院士張首晟等4位華人科學家領銜的科研團隊，今日在北京
: 宣布，找到正反同體的「天使粒子」——馬約拉那（Majorana）費米子 ，這是物理學的
: 重大突破，諾北爾物理獎得主楊振寧斷言，這項發現「必獲諾獎」。
: 這一發現，驗證了由義大利理論物理學家Ettore Majorana在80年前提出的預測，存在著
: 一類沒有反粒子的粒子。衕時也證明了存在一種比量子還小的單位－－Majorana費米子，
: 這將對現在的量子理論帶來巨大的改變。
: Majorana 費米子是繼發現「上帝粒子」（希格斯波色子）、中微子、引力子之後，又一
: 新里程碑發現，不僅具有重大的理論意義，而且具有重要的潛在應用價值：讓量子計算成
: 為現實。
: 這也是全球物理學界歷經80年的探索之後，開啟一個對基礎物理界的全新時代。這項發現
: 的學術論文發表在今天出版的《科學》雜志上。
: 鳳凰科技報導，張首晟將發現的手性Majorana費米子稱為天使粒子，這一靈感來自於小說
: 《天使與魔鬼》。在小說中，正反粒子的碰撞會將所有質量以能量的形式釋放出，從而湮
: 滅整個世界。
: 而張首晟認為，天使粒子的發現，就好像發現了一個完美的世界，這裡只有天使，沒有魔
: 鬼。
: 張首晟強調，天使粒子最重要的意義是改變了基礎物理，因為它改變了人們一直認知的正
: 反對立的世界觀。
: http://imgur.com/yBRkhck
: 馬約拉那（Majorana）費米子 結構圖。取自鳳凰科技
: http://imgur.com/hM0YEia
: 史丹福大學教授、大陸中科院院士張首晟等4位華人科學家領銜的科研團隊，今日在北京
: 宣布，找到正反衕體的「天使粒子」——馬約拉那（Majorana）費米子。取自鳳凰科技
: http://imgur.com/USWiF3u
: 1987年張首晟博士畢業時與楊振寧的合影，張首晟曾師從楊振寧時，楊振寧卻鼓勵張首晟
: 去研究凝聚態物理。取自鳳凰科技
: 4.完整新聞連結 (或短網址):
: https://goo.gl/MfomTc
: 5.備註:
: 華人之光
幫鄉民稍微做一些小小說明,我憑印象中打的有錯指證一下,Majorana粒子原本
是高能物理的量子場論會學到的東西,結果今天卻意外地跑進凝態物理,結果現在全世界的
一大票理論物理學家跑去做凝態物理,現在理論物理每一天有一篇比一篇還難的paper,
真的是超誇張,有時候我還蠻慶幸自己沒繼續搞物理
這裡面有二個很重要的華人物理學家,也是當代最出色的凝態物理學家,他們都得了凝態
物理最高榮譽Oliver Buckley獎,一個是史丹佛的張首晟教授,另外一個MIT是文小剛教授,
他們都有很特殊的背景就是都是弦論出身轉而做凝態物理的物理學家,數學物理都超級好
這二個人其實我比較稍微懂一點點熟文小剛教授的東西,因為他有出一本量子多體物理的書
有英文和簡體中文,都出很久了,但是根據文教授說這本書不是拿來給人自修的XD
老實說不知道是我跟物理主流脫節太久還是怎樣,文小剛教授的理論竟然變成現在
物理最熱門的主流之一,這本書大概是我唸過最難的物理書籍,應該說我一開始不太信這
本書和文教授超前衛的學說,這裡面用到很多物理很前沿的概念,特別是量子糾纏還有他和
一個傑出華人物理學家牛謙教授提出一個拓墣序(topological order)的概念,這個東西
根據文小剛教授的說法,他的靈感來自於弦論的共形場論(conformal theory)
其實本來是在努力解釋高溫超導的東西,就是Ginzburg-Landau相關的,蘇聯大物理
學家Lev Landau提出相變會有序參數(order parameter),文小剛教授發現一些這裡面無法
解釋的東西,這是一件蠻不得了的事,因為文教授說他剛進這領域,很多人就跟他說沒什麼
好做了XD
文小剛：拓撲序概念的提出和發展
原文網址：https://kknews.cc/zh-tw/science/9ea5ob.html
https://read01.com/J7gEAD.html
高溫超導理論很美沒錯,高溫超導和室溫超導是當今最重要的物理課題,但是這是
一門十分艱深的理論物理,聚集無數超級天才和無名屍體,連張首晟教授也以SO(5)的高溫
超導著名,他嘗試用大統一的數學去做高溫超導,但是實驗上好像並沒有真正成功,但是我
也看不太懂orz,我相信這對任何國家來說是一個非常非常高深的凝態物理,不知道是否
2006之後拓墣絕緣體真正被做出來,還有很意外的量子計算機也變成非常熱門的話題,
現在整個一起匯流成一個科普的話題,即使在7年前搞不好還真的沒這麼熱門,但是理論物理
低潮已久,好不容易凝態物理有了石墨烯,拓墣絕緣體,到現在最夯的二維材料之後才受到
所有物理學家的關注,但是這些變成主流這並不容易,因為文小剛的東西是弦論物理學
家看待凝態物理的方式,有些人並不是很喜歡這樣的方式,用高深的數學去認識物理
但是沒想到今天因為拓墣絕緣體被發現,大家懼怕的數學和超難物理竟然在物理最
好的期刊出現,而且這裡面帶動了很多的中國華人年輕學術明星,文小剛教授的學生幾乎
都在美國最好的學校教書從事量子糾纏和量子計算相關工作,張首晟教授學生授也不遑
多讓,其中很多還是北京清華本土博士找到美國的教職
我就講最佩服的張首晟教授,他原先應該是做超引力的,因為他唸紐約大學石溪
分校是超引力的重鎮,他博士的老闆Peter van Nieuwenhuizen（荷蘭人）是超引力的大師,
張首晟教授那時代大概最優秀的理論物理學家全跑去做超引力和超弦理論,不過他也十分
幸運沒有繼續往超引力做,因為這裡面真的到了後面幾乎都陣亡和轉業了,他聽楊振寧教授
建議去跟史丹佛大學的凝態物理大師Steven Kivelson學凝態物理,我相信多少改變了
他的命運,也許張首晟就不是今天的張首晟,我們新竹清華有一個18歲唸哈佛大學高能物理
的天才結果抗拒弦論潮流,卻也沒有搞出一條路只好去華爾街
張首晟教授也培養中國大陸不少1980年後出生的凝態物理學家,年紀輕輕就當美國
的終身職教授,這些人大概都是當代最出色的理論物理學家,今天華人能在物理界真正
揚眉吐氣,張首晟 文小剛和楊振寧教授應該功勞很大,還有楊振寧回去在北京清華大學弄
一個高等研究院,這裡的物理學家強的不得了,水平絕對是世界一流跟美國抗衡
有一次這些人還來我們學校演講,真是羨慕,我還跟我好友開玩笑說,我們台灣現在
年輕物理人比較像他們文革時代的物理人悲慘,要是沒有楊振寧回去弄一個高等物理研究
中心,這些人一定傻傻的一窩蜂去做弦論,當台灣曾有最優秀的人死在弦論,人家已經看到
整個凝態物理趨勢,但是這些人很愛場論,有幾個就是用場論做凝態物理,凝態物理跟
高能物理不太一樣,甚至有一道很深的鴻溝,高能物理通常玩很難的數學,凝態物理比較接
近真實的物理,比如半導體物理也算是凝態物理一種,但是凝態物理比較偏向強關聯吧？
也就是說物理學家搞的半導體物理搞不好都沒能帶,或是只會最簡單的固態物理概念
但是這些都不一樣了,應該說能懂topological band theory還是勉強可以找到一些題目
但是要發頂尖期刊幾乎是0
因為真的是非常非常不容易,這些物理明星真的是進步太快,我幾乎追不上這些
人的腳步（淚奔）,還記得有些凝態物理學家開玩笑說
現在真的是凝態物理揚眉吐氣的時代了(高能物理雄霸已久）
事實上凝態物理的書籍凝態場論也可能不到10年吧,更不用說變成論文的主流,這叫年輕人
真的是有點太辛苦了,如果你一路從2000年跳進來唸物理,你會覺得真的很誇張,2000年左右
可能只有少數高能物理用量子場論,現在量子場論和弦論的一些數學對理論凝態物理學家
來說應該都算是必學了,這些才是搞拓墣絕緣體量子計算的開始,從大三量子力學到這裡,
我又覺得量子力學真的是高中物理那樣基本而重要,這裡面數學要學得比物理還多的多,
但是這裡面都是比較直覺的數學,就是名稱雖然和數學系一樣,比如拓璞(topology)
但是數學系和物理系互不侵犯,我甚至懷疑有多少物理人真正知道和會證明Gauss-Bonnet
定理還有分local和global,物理學家用的是global的Gauss-Bonnet,但是這完全不是重點
這裡面用到了代數幾何K theory和範疇論(category) 來對各式各樣晶體的拓墣相做分類,
但是我完全不懂數學家的K theory和category也不懂這些物理人的數學,真傷心
不過有時候你學了反而覺得會比數學系的人有趣
如果你問像我2005年才算是正式學物理,最不可思議的是什麼,我沒想到現在是高能
物理,凝態物理和天文物理全跑來念凝態物理的時代,加上量子衛星和量子計算的時代
這些東西其實理論早就非常非常久了,真的剛好也是從拓墣絕緣體被發現到現在變超熱門
如果我沒記錯拓墣絕緣體當時是有二種看法,一種是從石墨烯的角度,由Chalies
Kane和Eugene Mele等人發現石墨烯的Haldane模型不尋常的量子態,他們認為這不需要
強磁場的量子霍爾效應就能有邊緣電流的金屬態,就是量子自旋霍爾效應,另一種是從如
張首晟所說的,他觀察到TeHg這個化合物有不尋常的物理性質,他是質量從負到正產生
一種能帶反轉的相變,張首晟教授厲害就是他跨領域可以看到很多現象,甚至他曾經留學
德國叫全世界唯一合成硒化汞的德國人幫他合成,後來各式各樣的拓墣絕緣體陸續被發現
我覺得真的是超厲害,很少有理論物理學家可以這樣對實驗和跨領域(有部分是半導體)
聽說這裡面有很多八卦,但是我真的只是業餘的不認識這些大師XD
講一點Majorana粒子的故事,從量子物理可知自然有二種粒子,一種是構成物質
的fermion,另一個是傳播的boson,其實這個是一件非常深刻的定理叫做
spin-statistic theorem,由超級天才物理學家Pauli證明
我們把薛丁格方程改成相對論性,可以得到二種方程一種是描述boson的Klein
Gordon方程,然後另一個來描述fermoin的Dirac方程,這裡面做基底變換會有二種,Dirac
方程和Weyl方程
還有一種是義大利天才物理學家Majorana觀察這矩陣,認為這方程應該也要像
Klein-Gordan方程一樣的實數解,所以他認為那gamma矩陣應該是實數,從數學來看複數
矩陣等於自己,就是他的complex conjugate等於自己,也就是物質等於反物質,這是一個
蠻特別的東西可惜從來沒有被找到,會命名天使粒子應該是因為他只有一種,不像一般
物質都有反物質,我倒是認為天使粒子命名是張首晟跑去開創投公司當天使投資人的關係
一來也幫自己公司打打名氣XDDD
八卦是
Majorana應該是船難而死,才32歲,真的是非常可惜
有錯請指正啦