中國科學家發現新型費米子

2020-11-25 人民網

原標題：中國科學家發現新型費米子

　　本報北京6月20日電（記者 邱晨輝）繼「拓撲絕緣體」「量子反常霍爾效應」「外爾費米子」之後，中國科學家在拓撲物態研究領域又迎來一項重大突破。

　　記者今天從中國科學院物理研究所獲悉，該所科研團隊近日首次發現了突破傳統分類的新型費米子——三重簡併費米子，為固體材料中電子拓撲態研究開闢了新的方向。

　　這一成果已於6月19日在線發表在國際知名學術期刊《自然》雜誌上，論文通訊作者為中科院物理所研究員丁洪、錢天、石友國，並列第一作者為中科院物理所博士生呂佰晴、馮子力、許秋楠。該發現從理論預言、樣品製備、到實驗觀測的全過程，都是由我國科學家獨立完成。

　　組成宇宙的基本粒子可分為波色子和費米子。這其中，按照現有的理論，費米子又分為三種類型，即狄拉克費米子、外爾費米子和馬約拉納費米子。狄拉克費米子已經被發現，大家所熟知的電子、質子、中子等就是狄拉克費米子，而外爾費米子和馬約拉納費米子至今尚未被觀測到。

　　不過，在2016年4月，翁紅明、方辰、戴希、方忠「預言」：在一類具有碳化鎢晶體結構的材料中存在「三重簡併」的電子態，其準粒子就是「三重簡併」費米子——這是不同於「四重簡併」的狄拉克費米子和「兩重簡併」的外爾費米子的新型費米子。

　　事實上，與時空連續的宇宙空間不同，電子所處的「固體宇宙」只滿足不連續的分立空間對稱性，這就可能導致傳統理論中所沒有的新型費米子。尋找新型費米子是近年來拓撲物態領域一個挑戰性的前沿科學問題，也是該領域國際競爭的焦點之一。

　　後來，石友國指導博士生馮子力迅速製備出碳化鎢家族中的磷化鉬單晶樣品，丁洪和錢天指導博士生呂佰晴，在上海光源「夢之線」和瑞士保羅謝勒研究所經過幾個月的實驗測量，成功解析出磷化鉬的電子結構，與翁紅明指導博士生許秋楠的計算結果高度吻合，首次實驗發現突破傳統分類的三重簡併費米子。

　　據介紹，中科院物理所陳根富研究組在碳化鎢中觀測到與狄拉克半金屬和外爾半金屬顯著不同的方向依賴輸運行為，緊接著德國馬克斯-普朗克研究所的科學家在磷化鉬中觀測到極低電阻行為，這些都有可能是這種新型費米子的獨特表現。

(責編：林露、申寧)

推薦閱讀

世界首臺!我國量子計算機超越早期經典計算機「這是歷史上第一臺超越早期經典計算機的基於單光子的量子模擬機，為最終實現超越經典計算能力的量子計算這一國際學術界稱之為『量子稱霸』的目標奠定了堅實的基礎。」潘建偉說。【詳細】

從「氣象特警」到「隨身空調」 航天技術來到你身邊航天技術民用化已經不是新鮮事。寶寶使用的尿不溼、方便麵裡的蔬菜包等，這些產品最初都是由航天技術轉化而來，而我國現如今在航天技術轉化民用方面，更是已經覆蓋汽車、電子通信、醫療儀器等多個民用領域。【詳細】

相關焦點

  • 中國科學家發現新型手性費米子—新聞—科學網
    CoSi中存在新型手性費米子的確定證據。該實驗結果證明了新型手性費米子的存在，為探索由手性費米子引起的新奇物理現象提供了一個較為理想的平臺。相關研究成果於3月20日發表在《自然》上。 手性是指一個物體與其鏡像不能重合的現象，比如我們的雙手，左右與右手不能重合。手性現象在自然界中廣泛存在，在物理學中表示一種重要的「對稱性」。
  • 中國科學家發現新型費米子——三重簡併費米子
    在國家重點研發計劃「大科學裝置前沿研究」重點專項等的支持下，中國科學院物理研究所的研究團隊首次發現了突破傳統分類的新型費米子——三重簡併費米子。這是繼「拓撲絕緣體」、「量子反常霍爾效應」、「外爾費米子」之後，中國科學家在拓撲物態研究領域的又一項重大突破。該項研究成果在《自然》（Nature）雜誌上發表。    組成宇宙的基本粒子可分為玻色子和費米子。現有的理論認為宇宙中可能存在三種類型的費米子，即狄拉克費米子、外爾費米子和馬約拉納費米子。
  • 為電子拓撲態研究開闢新方向 中國科學家發現新型費米子
    固體材料中實驗發現的三種費米子：四重簡併的狄拉克費米子（左）、兩重簡併的外爾費米子（中）、三重簡併的新型費米子（（資料圖片）　　最近，中國科學院物理研究所的科研團隊在拓撲物態研究領域取得重大突破，首次發現了突破傳統分類的新型費米子——三重簡併費米子，為固體材料中電子拓撲態研究開闢了新的方向。這一成果於日前在線發表在《自然》期刊上。　　組成宇宙的基本粒子可分為波色子和費米子。現有理論認為，宇宙中可能存在3種類型的費米子，即狄拉克費米子、外爾費米子和馬約拉納費米子。
  • 中國科學家觀測到新型手性費米子
    （觀察者網訊）觀察者網4月8日從中科院物理所網站獲悉，中科院物理所EX7組丁洪研究員、錢天研究員和孫煜傑副研究員與其他合作者共同發現三維材料CoSi中存在新型手性費米子的確定證據。該實驗結果證明了新型手性費米子的存在，為探索由手性費米子引起的新奇物理現象提供了一個較為理想的平臺。相關研究成果於3月20日發表在《自然》上。
  • 中國科學家首次觀測到三重簡併費米子
    [video:20170621我國科學家發現新型費米子0]　　組成宇宙的基本粒子可分為玻色子和費米子。現有的理論認為宇宙中可能存在三種類型的費米子，即狄拉克（Dirac）費米子、外爾（Weyl）費米子和馬約拉納（Majorana）費米子。狄拉克費米子已經被發現，大家所熟知的電子、質子、中子等就是狄拉克費米子，而外爾費米子和馬約拉納費米子還沒有在粒子物理實驗中被觀測到。
  • 我國科學家發現新型費米子 突破傳統分類—新聞—科學網
    英國《自然》雜誌今天（6月19日）在線發表了中國科學院物理研究所的一項最新成果，該所科研團隊首次發現了突破傳統分類的新型費米子
  • 中國科學家發現外爾費米子 可用於手機電池和量子計算機
    中國科學家今日公布的成果顯示，他們成功捕捉到一種困擾物理學家近一個世紀的「幽靈粒子」——外爾費米子（Weyl費米子）。至於有什麼用？這項成果可以解決手機待機時間短的問題，比如，可以實現手機電池一年充一次電。 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。外爾費米子被稱為預言中的奇特粒子，是當今凝聚態物理最前沿的研究對象之一。如今，被中國學家證實了。
  • 我國科學家觀測到新型手性費米子
    外爾費米子就是一種具有手性的無質量粒子，自90年前由理論提出以來，雖然作為基本粒子至今沒有得到證實，但作為準粒子在凝聚態材料中於2015年發現了存在的證據。因此，在凝聚態材料中尋找新型手性費米子成為了研究的熱點。
  • 費米子屬於高能物理的寵兒,費米子擁有很多的秘密,你知道嗎?
    但是這種形勢在費米子的研究中開始逐漸的被打破，科學家發現一種物質的第四態，那就是一種等離子狀態，這樣一來人們認識到我們的世界中物質擁有更多的形態，從此給人類研究物質形態，創造了一個新的大門，這是一個關鍵的科學發現。
  • 進展|新型手性費米子研究取得進展
    凝聚態物理中，如果包圍能帶簡併點的費米面具有非零的陳數，則該簡併點具有手性，在該費米面上的低能準粒子激發可以被看成是的手性費米子。今年初中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心與中國人民大學物理系合作，利用角分辨光電子能譜證實了在CoSi這個手性晶體中，存在新型手性的spin-1和charge-2費米子，並在(001)表面觀測到跨過整個布裡淵區的螺旋結構的拓撲表面態【Nature567, 496 (2019)】。類似的新型手性費米子在RhSi、PtAl等體系也被實驗所確認。
  • 科學家發現第二類Weyl費米子
    研究者們把這種新型「粒子」稱為二類外爾費米子，是標準量子場論中的外爾費米子的「表親」。然而，新的「粒子」在電磁場中表現出非常不同的特性。引領這項研究的主要有中科院物理所研究員戴希、普林斯頓大學物理系副教授安德烈·博納維克（B.
  • 物理所等在實驗中觀測到新型手性費米子
    在拓撲能帶理論中，當固體中包圍能帶簡併點的費米面具有非零的陳數，該簡併點具有手性，被看作動量空間中的磁單極，費米面上的低能準粒子激發是具有磁荷的手性費米子。例如，固體中外爾點的陳數C = ±1，外爾費米子就是磁荷為1的手性費米子。手性的簡併點在表面上的投影被螺旋結構的表面態環繞，其等能面就是費米弧，連接手性相反的簡併點在表面的投影。
  • 記發現三重簡併費米子的科學家:「高深」費米子背後的「簡單」科學...
    ）、兩重簡併的外爾費米子（中）、三重簡併的新型費米子（右）。（圖片來源於中科院網站）   外界評價這次發現具有重大意義——打破常規分類的新型費米子研究，對於深入理解基本粒子性質具有重要意義。更為難得的是，該項研究從理論預言、樣品製備到實驗觀測的全過程，都由我國科學家獨立完成。
  • 科學家發現第二類Weyl費米子—新聞—科學網
    左：標準I型Weyl的費米子能態 右：新發現的II型Weyl的費米子
  • 中科院被《科學》拒稿,讓普林斯頓「先」發現了外爾費米子?
    過去幾天，一則中國科學家發現「外爾費米子」的消息在媒體引起關注，更有媒體聲稱，該發現能實現智慧型手機一年充一次電（此為誇大，下文將作解釋）。而在這一重大發現的背後，又一樁科學公案正在發酵。 7月16日，《科學》雜誌在線發表了美國普林斯頓大學物理學家扎伊德·哈桑團隊的實驗成果，該研究團隊宣布他們在「外爾半金屬」中發現了「外爾費米子」。
  • 理論預言並實驗發現固體中的無質量費米子態丨物理所入選「率先...
    今天為大家介紹面向世界科技前沿的「理論預言並實驗發現固體中的無質量費米子態」成果進展。實驗發現外爾費米子1929年德國科學家外爾Weyl提出——存在一種無「質量」的可以分為左旋和右旋兩種不同「手性」的電子，這種電子被稱為「外爾費米子」。但是歷經80多年，科學家們一直沒有能夠找到外爾費米子存在的證據。
  • 中國科學家捕捉到「幽靈粒子」 只有一個磁極
    資料圖：中國軍民融合技術裝備博覽會原標題：中國科學家捕捉到「幽靈粒子」 只有一個磁極據新華社電 港媒稱，中國的一個研究小組聲稱，他們成功捕捉到一種困擾物理學家近一個世紀的香港《南華早報》網站7月23日報導，這項突破性的發現將極大地推進未來技術的發展，例如比目前的超級計算機運行速度更快的量子計算機以及能夠實現一年一充電的智慧型手機。只有一個磁極報導說，中國科學院在其網站上發表聲明稱，經過多年研究，中國科學院物理研究所方忠教授帶領的研究小組證實了外爾費米子的存在。
  • 理論預言並實驗發現固體中的無質量費米子態丨物理所入選「率先行動」第一階段成果進展
    今天為大家介紹面向世界科技前沿的「理論預言並實驗發現固體中的無質量費米子態」成果進展。「固體宇宙」中的新型費米子---三重簡併費米子繼「外爾費米子」之後，物理所的科研團隊在拓撲物態研究領域又取得了重大突破，首次觀測到三重簡併費米子，為固體材料中電子拓撲態研究開闢了新的方向。與時空連續的宇宙空間不同，電子所處的「固體宇宙」只滿足不連續的分立空間對稱性，這就可能導致傳統理論中所沒有的新型費米子。
  • 理論預言並實驗發現固體中的無質量費米子態丨物理所入選「率先行動」第一階段成果進展
    今天為大家介紹面向世界科技前沿的「理論預言並實驗發現固體中的無質量費米子態」成果進展。1929年德國科學家外爾Weyl提出——存在一種無「質量」的可以分為左旋和右旋兩種不同「手性」的電子，這種電子被稱為「外爾費米子」。但是歷經80多年，科學家們一直沒有能夠找到外爾費米子存在的證據。
  • 我國科學家首次觀測到三重簡併費米子
    據科技日報7月10日報導，外界評價這次發現具有重大意義——打破常規分類的新型費米子研究，對於深入理解基本粒子性質具有重要意義。更為難得的是，該項研究從理論預言、樣品製備到實驗觀測的全過程，都由我國科學家獨立完成。