如何看待21日凌晨張首晟團隊發現天使粒子？

01-08

真的是一項諾獎級成就嗎？請用簡明的語言闡述天使粒子的含義及重要意義在量子計算機等方面會有什麼重要應用嗎？
http://mp.weixin.qq.com/s/RE0lqdIENNB06B9q2v_QPQ

1，此次宣布發現的「馬約拉納費米子」並不是真正的粒子（更不是某些報道中所謂的基本粒子），而是「准粒子」，是作為固態系統中簡化多體問題的手段之一而引入的數學模型。常見的准粒子的例子還包括為了描述固態系統中原子震動的傳播而引入的「聲子」。

2，「馬約拉納費米子」在凝聚態領域還真是熱門，每隔幾年就會有人宣布發現了它（的某種態）。在知乎上搜一下就會發現以前的針對發現馬約拉納費米子的問題和答案。

3，真正的馬約拉納費米子還沒有被找到。目前科學家們普遍接受的候選粒子是中微子，但是研究仍然還在假設階段，最終的研究結果有可能會證實這個假設，但更有可能會證偽。

4，「天使粒子」就是在炒作一個概念，讓群眾聽起來感覺重要性跟發現在物理學中有深刻意義的「上帝粒子」（雖然也有炒作概念的嫌疑）接近，但是其實它在物理學上的意義遠遠沒有後者重要。

5，很多報道都有偏差，基本的物理概念都搞不清，就只想著搞個大新聞。

中國的媒體，沒有操守，無底線。

這個只是凝聚態物理中的虛擬激發粒子，不同於真實的Majorana粒子。

如果真的在量子計算中有很重要的應用價值，那也可以稱得上是一個很大的進步。但是，對這方面，個人也確實不懂。不好評說。

如果凝聚態物理中的虛擬激發粒子也算是發現新粒子的話，那凝聚態物理裡面一大堆粒子，聲子等等粒子，其質能相當性都不符合狹義相對論，早就推翻了狹義相對論的普適性。但現在的物理學界，不認為這些虛激發粒子是真實粒子，不能推翻狹義相對論。

國內科普記者唯一的用處，就是有時候你漏掉了一些新進的發現，他們會提醒你大概有這麼一回事。

然後？

然後他們寫了啥是完全不能信的。對於學物理的，就老老實實去找原始文獻。不是學物理的就只能聽這群媒體瞎忽悠了。

我最早看到「頭條新聞」這個微博號發了這條新聞（不知道他家是不是首發），後續各個媒體跟進，基本都是複製粘貼的。

比較難過的是看到果殼網一開始發的內容幾乎也是複製粘貼的，這就很令人寒心了。復旦大學官博也轉了。反正就是怎麼牛逼就怎麼吹。

雖然強調一些科研工作的重要性無可厚非啦，讓大眾理解這些研究的重要性，換得大眾的支持，轉化為科研的資金。不過我感覺，就算是科普，還是要嚴謹一點吧。現在搞得大家都以為又發現了一種基本粒子。。。

個人淺薄的理解，誠如其他答主所言，目前凝聚態研究者，很喜歡把准粒子跟基本粒子等同起來。這背後的理由，一方面是量子場論是一種低能有效理論的認識，另一方面是凝聚態體系多變，可以演生出各類有效哈密頓量，從而展示了基本相互作用哈密頓量從何而來的信仰。

但我覺得其實基本粒子和基本相互作用，在當前的研究水平上，還是有比較高的地位的。貿然的將有效哈密頓量跟基本相互作用哈密頓量等價起來，就有點沽名釣譽的味道了。

沒有聽說過天使粒子的稱呼，大概因為馬約拉納的天使之風，或者張先生是天使投資人吧。反正馬約拉納沒有棺材板，各位就盡情吹捧嘛

也許是諾獎級的。

但不是可以和引力波，希格斯玻色子發現相提並論的級別。

如果有一天，一個人能夠實驗上測得一個可以在真空里存在的馬約拉納費米子，那麼就是可以和上述粒子的發現相提並論，因為這次測量到的屬於凝聚態理論里的「准粒子」，和粒子物理學的粒子（即構成宇宙萬物的真實粒子）不大相同。

在量子計算里的應用，不以評價，因為不懂。

………………………………………………

很多人問我這個天使粒子有何作用？我不太懂。下面這個摘自環球科學微信公眾號，要進一步了解的可以微信搜一下（截圖如果被舉報侵權，立刻會刪除）:

一個預言:

一周後某民科聲稱，自己已經在三年前預言了天使粒子的存在。

並且同時預言了，耶穌粒子，聖母粒子，墮天使粒子等等。

並喊話官科要求實驗證明，並承認其所做出的理論貢獻。

與此同時，大V紛紛發聲，稱讚其了不起的科研精神，為其加油打氣。

首次閱讀白楊的報道，受限於白楊的介紹，當時就說出來1/2電阻平台的意義，當時我是這麼說的：

暫時只談發現1/2電阻平台的意義，不只我一人察覺這就是整數量子霍爾效應現象出現在了反常系列裡面。注意沒錯！1/2電阻現象反映的是整數量子霍爾效應。這裡的「電阻」是霍爾電阻。

隔天再來琢磨真相，發現有點兒詭異。論文所指1/2是電導不是電阻。瑪雅，電導和電阻互為倒數，概念差十萬八千里。事實大反轉，這是一個確切的類似於分數量子霍爾效應的實驗。分數量子霍爾效應總結出n/m（n屬於整數，m屬於奇數）電導。這次不同尋常在於m也出現偶數了。

不論怎樣，下面內容意見不變。

然後大談特談馬約拉納費米子。很高大上啊。

反正我是有如下簡單看法：

空穴和一個電子複合的准粒子不就是馬約拉那費米子么？

既然說理是向著潛在第三方公證人說，我就認真對著公證人陳述。

科學大牛自己親手做得實驗，證據都已經十分清楚了，就是沿承BCS學派只能瞎湊。

只要把超導當作是普通導體那樣自由電子導電而非庫珀對導電，這一實驗原理就異常地清晰。超導的介入確實對霍爾效應產生改變。然而注意，欲說「超導薄膜在電源驅動下並不給予電流，而是和絕緣襯底下的電極一起提供電場」是錯誤的，認真閱讀看到超導薄膜確實給予電流了。

1/2電導平台是超導層（或者說交界面）提供的，但這個實驗跟超導不超導無關，普通導體替代實驗中的超導一樣能進行實驗。

原理解釋：

不論是不是超導體，凡是均勻介質的導體，都能以介質邊界為波節形成載流子密度波的「駐波」。費米子都是行動兩周才能恢復原狀態。電子作為費米子，只能在均質介質中構造出1、3、5、7……奇數個波腹數。

這次張首晟團隊做出「反常」的電導階梯。出現了2這樣的偶數。那是因為超導薄膜和霍爾效應薄膜分別為不同介質。各有1個波腹，總共2個波腹。這個實驗實為「複雜」的分數量子霍爾效應。追究e^2/h，就等於追究了h/e^2，也等於追究了h/e。追究了量子化電導，等於追究了量子化電阻，等於追究了量子化磁通量。

因為超導薄膜提供了數量為1的波腹數，所以鐵的事實證明了，超導的載流子和普通導體的載流子一樣是自由電子，而不是庫珀對。教科書中，電子在超導環內走一圈變化2pi整數倍的相位差是不真實的。真實情況是，電子在超導環內走一圈變化pi的奇數倍相位差。

迷惑。。

哪位大佬解釋一下這次跟賈金峰團隊在拓撲超導渦旋里找到的Majorana有啥本質上的不同？

搬運潘磊大神的回答：

「上交的實驗和之前Princeton/Delft的差不多，不過材料體系不一樣，然後切入角度也不一樣，但你總是可以找到第二種trivial的解釋。他們總體算一類研究 i.e. 0D Majorana bound state. 我們這個是研究一個1D channel, 然後結果更加definitive一點。」

部分轉載王孟源先生文章

這個「天使粒子」其實物理上叫做Majorana Fermion。Fermion就是自旋是半整數的粒子，所有物質的構成成分都是Fermion，例如質子、中子和電子。但是在寫出它的相對性（Schrodinger方程式是非相對性的；半整數自旋是四維時空的特殊解，只有在完全尊重Lorentz Transformation的理論下，也就是相對性理論下，才能寫得出來）量子方程式的時候，理論學家發現，除了一般「正常」的質量項（叫做Dirac Mass，這些Fermion叫做Dirac Fermion，對應著有既有Fermion也有Anti-Fermion的現實，例如電子和正子互為反粒子）之外，還有另外一種可能的形式，對應著Fermion做為自己的反粒子。這類Fermion就依發明這個理論項的數學家Majorana而命名。

但是高能物理髮現，所有宇宙中的基本Fermion都有反粒子，目前只有Neutrino（中微子）因為實驗很難做，所以還有絲微可能是Majorana Fermion。

這次的研究是一個凝態物理實驗。凝態物理一貫忽略物質是由許許多多個別基本粒子組成，而把它簡化為一個背景的模型。如此一來，就好像一個人造的新宇宙，所以能產生真實宇宙中沒有的粒子。這些粒子不但只是模型里的近似解，而且通常不對應真實的粒子。換句話說，它們是Virtual（虛擬）粒子，例如Phonon（聲子）是晶格振動被量子化後的最小能量單元，但是在凝態物理的方程式里，一樣被當做是真實粒子處理。

這個Majorana Fermion的實驗，所測量到的是在超導體與拓撲絕緣體接觸面上量子反常霍爾效應（Quantum Anomalous Hall Effect）出現了一個半整數現象，而且發現左右不對稱。實際上這是怎麼產生的呢？虛擬的Majorana Fermion是一個可能，但是也可能是其他未知的機制。至於諾貝爾獎，若是把極為困難的中微子實驗做出來，而幸運地發現了第一個是Majorana Fermion的基本粒子，那麼是很有希望的。至於發現一個性質有趣的虛擬粒子（假設這次發現的，真的是一個Majorana Fermion），一般還不一定夠格。

而且這次張教授忘了和中國記者提起的（張教授接受美國記者採訪時，倒是沒有忘記要解釋清楚，反而是沒有提起諾貝爾獎；參見https://www.sciencenews.org/article/majorana-fermion-detected-quantum-layer-cake），是這類可能是Majorana Fermion的虛擬粒子，早就被好幾個歐美的團隊發現過了。張教授團隊所做的，基本是追救護車（Ambulance Chasing，指跟進流行的延伸性研究），而找到一個可能是Chiral Majorana Fermion的虛擬粒子（Chiral Symmetry就是左右的對稱，左右行為不同的Majorana Fermion叫做Chiral Majorana Fermion），亦即前人（有趣的是，較早做出理論建議的，也包括一個中國人，即MIT的Fu, Liang）研究的一個特例。

所以除非以前的實驗全都被證明做錯了，否則他不可能因此而獲得諾貝爾獎。長遠看來，這些虛擬的Majorana Fermion倒是可能被用在量子計算上，但是這條路還很漫長，這個研究只算是很小的一步

我原本對張教授和他的研究不熟，所以只評論了這篇」天使粒子「的論文。因為他會得諾貝爾獎的傳言在中文媒體十分普遍，我又去看了看他賴以成名的2006年那篇Quantum spin Hall Effect的文章，發現它也是追救護車的研究，真正創始的是KaneMele2005年的論文。追上救護車然後耍賴皮，靠政治壓力硬擠上諾貝爾獎的，並不是沒有前例。例如1979年Salam躋身與Glashow和Weinberg並列。丁肇中也是因為實驗突破的消息走漏，最後被迫與山寨者Richter分享諾貝爾獎。不過諾貝爾的規則是最多只有三人分得，張首晟的那篇論文還有一個合作者Bernevig，既然Kane和Mele有明顯的優先權，所以除非他們兩人+Bernevig中至少有一個在諾貝爾為此頒獎前早早離世，否則不論張教授的政治能量有多大，他追救護車的努力與貢獻必然會被忽略，事後也必然會有中文媒體指控諾貝爾獎做種族歧視。

最奇怪的是，這個道理十分淺顯，連我這樣的門外漢都可以簡單確定。中國做凝態物理的幾萬位教授，必然個個都心知肚明，但是十幾年的炒作，居然沒有一個人肯出面點明。由此可見1）中國和稀泥不得罪人的文化傳統，仍然根深蒂固；2）張教授在中國學術界的人脈，非同小可；以及3）楊振寧先生多次挺身而出，阻止大對撞機的浪費，是多麼地難得。

張首晟的自我炒作，斧鑿斑斑，我原本以為他是為了當官。不過後來Google了他的背景，發現他開辦了一個風險投資公司，叫做丹華資本，目前資金有1億美元左右（這些基金的管理費，一般有每年2%的底線，然後才加上獲利分成；所以生意好壞，主要不在於投資報酬率的正負，而在於能拿到多少資金），主要在中國募款，投資人包括清華大學。那麼他如此積極地做商業性炒作，而且是針對中國方向做商業性炒作，動機就很明顯了，原本就是出於商業考慮，要在中國圈錢。我在正文里把他和矽谷的另一位圈錢大師馬斯克（Elon Musk）相比的時候，還不知道這點，也算是歪打正著。

第二年，某民科提出火焰並不是單純的反應現象而是因為產生火焰的基本粒子「惡靈微粒」量子態坍縮從而扭曲時空產生高維空間物質流出……

准粒子：聲子，激子

N子：非粒子，非基本粒子

相比於基本粒子的大小，這回造了一個超大的「」N子「」或「」准粒子「」，一大片拓撲絕緣體加一大片超導體貼一起，中間就是一個宏觀的大東西，把它當成微觀世界的N子或准粒子，說是肯定不是！

拓撲絕緣體，邊緣導電的導體。

超導體。

有實驗結果巴拉巴拉。

有志研究的看懂他的那個實驗先，上面看圖的都是廢話。

如果這個人造的大東西做到納米級，做「」馬拉約納准粒子結「」貌似會找用處吧，越小這個東西的量子疊加特性越能顯性。

我以為天使粒子是因為天使沒有性別，結果。。發現的小組自己說了，是因為2000年暢銷的腦洞小說《天使與惡魔》

Angel particle

For now, he suggests a name for the chiral Majorana fermion his team discovered: the 「angel particle,」 in reference to the best-selling 2000 thriller 「Angels and Demons」 in which a secret brotherhood plots to blow up the Vatican with a time bomb whose explosive power comes from matter-antimatter annihilation. Unlike in the book, he noted, in the quantum world of the Majorana fermion there are only angels – no demons.

Evidence for a particle that is its own antiparticle | Stanford News

不管是不是真的，後悔忘記去聽他的講座

俺的二課呀

（?ò ? ó?）

漫畫 | 「天使粒子」，說白了就是讓狗熊承認自己是兔兔

小白猜測一下

由於文中介紹到天使粒子的穩定性使其可以更加穩定地攜帶信息

是否會使量子計算機逐漸從猜想成為可能?

以下來源於資料

原子處在不可測的崩塌狀態撞擊帶來一個觀察這個觀察是有意圖的觀察我要通過撞擊發現什麼什麼粒子之後這個觀察讓標靶原子不可測狀態崩塌你就會觀測到你想要觀測的粒子

這句話2012的時候我就看過

你覺得是真是假呢？

張在凝聚物理確實有帶頭實力

老楊當年眼光夠毒辣