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我國首次發現“外爾費米子”

作者:宋檢 時間:2022-11-10 來源:互聯網

從中科院物理研究所獲悉,由該所方忠研究員等率領的科研團隊首次發現了具有“手性”的電子態——外爾費米子(Weyl費米子)。這是國際上物理學研究的一項重要科學突破,對“拓撲電子學”和“量子計算機”等顛覆性技術的突破具有非常重要的意義。該發現從理論預言到實驗觀測的全過程,都是由我國科學家獨立完成的。

科學家把基本粒子分為玻色子和費米子兩大類,費米子是組成物質的基本粒子。外爾費米子是德國科學家威爾曼·外爾在1929年預言的。他提出,無“質量”電子可以分為左旋和右旋兩種不同“手性”,這種無質量的電子被命名為“外爾費米子”。但80多年來科學家們始終無法在實驗中觀測到這種粒子。

2012年和2013年,中科院物理所的理論研究團隊首次預言在狄拉克半金屬中可實現無“質量”的電子。2014年,該團隊首次預言在TaAs等材料體系中可實現兩種“手性”電子的分離。這一結果立刻引起了實驗物理學家的重視,國際上許多研究組開始了競賽般的實驗驗證工作。

中科院物理所的陳根富小組**制備出了具有原子級平整表面的大塊TaAs晶體,而外爾費米子就藏身于這種晶體中。隨后物理所丁洪小組利用上海光源“夢之線”的同步輻射光束照射TaAs晶體,使得外爾費米子80多年后**次展現在科學家面前。

據介紹,具有“手性”的外爾費米子的半金屬能實現低能耗的電子傳輸,有望解決當前電子器件小型化和多功能化所面臨的能耗問題,同時外爾費米子也受到對稱性的保護,可以用來實現高容錯的拓撲量子計算。

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