研究發現『天使粒子』同時是物質與反物質!

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有一個研究團隊的科學家發現一種異常的粒子,奇特的是它同時是自己本身的反粒子,這種粒子曾經在80年代時被提出為一項理論,但如今它可能成為事實。

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此研究為加州大學與史丹佛大學的研究團隊共同進行,並將研究發現刊登於 Science 雜誌。

一個粒子同時擁有其反粒子的想法可回朔到1937年義大利物理學家Ettore Majorana (於1938年神秘失蹤)首次提出此假設理論,他提到費米粒子系列裡包含質子、電子和中子:「有些粒子應該擁有它們自身的反粒子。」也就是後來所知的馬約拉納粒子(Majorana particles)。

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反粒子是一種與一般粒子擁有相同質量的粒子,但具有相反的電子或磁性,舉例來說,電子的反粒子是正電子,如過兩者遇到彼此,它們會互相抵銷毀滅對方。

在此研究中,研究團隊在一個真空冷凍室裡,設置了兩層薄膜與兩種量子物質並讓它們通過一道電流,其中上層的薄膜為超導體,下層是一個磁性拓樸絕緣體(magnetic topological insulator)。

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藉由帶電磁場的掃射,研究團隊得以操控電子的速度,在某個時間點,它可以造成馬約拉納准粒子以成對的方式和電子一起出現,因為電子的偏向使得准粒子的流向可以被測量到。

雖然,研究人員記錄他們並沒有確實看到馬約拉納粒子,然而在一次發表中史丹佛大學物理學教授Giorgio Gratta 提到,他們看到了令人興奮的發現,一個行為類似 馬約拉納粒子的物質。

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令人困惑的是,還不明確的這樣的粒子是否能自然出現,Gratta 補充:「雖然這不是由我們說得算,但宇宙中存在這種粒子的可能性很低。」研究人員認為這一項發現是特別型態的馬約拉納准粒子稱作對掌型(chiral)的費米粒子,它有向單一維度與單一方向移動的特性。

因此,研究人員將這個發現視為是「有利證據」證明馬約拉納粒子的存在,有一派學者認為中子可能就是粒子它們自身的反粒子,然而各方的實驗仍在進行中去驗證此想法是否為真。

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資深作家與史丹佛大學教授 Shoucheng Zhan 說明:「 我們的研究團隊已經開啟了一條可以去尋找馬約拉納費米粒子的明確道路,提供了關於其 “證據” 實驗性的辨識點,這項發現可以為一個人類對基礎物理學長達 80 年頭密集的探索做一個歸結。」

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來源:IFLSCIENCE