什么是马约拉纳费米子?马约拉纳费米子有多么重要?找到马约拉纳费米子以后对我们将来的生活有什么样的影响?在SELF讲坛上,贾金锋教授分享了他和他的团队寻找马约拉纳费米子的经历,也传递了科学家的不懈的探索和创新精神。
贾金锋
上海交通大学教授
国家杰出青年基金获得者
国家教育部“长江学者奖励计划”特聘教授
以下内容为贾金锋演讲实录:
大家好,我的名字叫贾金锋,我今天做的报告题目叫寻找马约拉纳费米子。大家看到这个题目以后可能一大堆问题,首先什么是马约拉纳费米子?
我就从这个问题开始讲起,要了解马约拉纳费米子,首先我们得讲一下什么是费米子。讲了什么是费米子,大家还是不明白,大家理解到的子,可能最多的就是原子、分子,其实了解了原子、分子已经很好了,大家知道我们这个物质世界就是由这些原子、分子组成的。
原子分子其实是能够保持物质性质最小的基本单元,如果把原子分子再往下分,就会分出很多个叫做基本粒子的东西。它们比原子分子更小的、组成我们物质世界的单元,我们叫做基本粒子。
这么多的基本粒子要怎么研究呢?一位天才的科学家叫做狄拉克,他把基本粒子分成两类,一类叫费米子,一类叫玻色子。玻色和费米,他们两位都是非常伟大的科学家,为了纪念他们,所以用他们的名字命名了这两类基本粒子。
狄拉克还预言,这些基本粒子还存在反粒子,每一种基本粒子都存在一种反粒子。比如说电子是一种费米子,我们用的电就是由电子产生的,它的反粒子就是正电子。所以到目前我们知道了什么是费米子,什么是玻色子,每种粒子会有反粒子。
在这之后,又出来了一位更伟大的科学家,他叫马约拉纳,这是一位非常天才的科学家,这个天才不是我说的,是跟他一起工作的费米说的,费米就是刚才费米子的费米。费米本身就是一个非常天才的科学家,他很少夸别人是天才,但是他夸马约拉纳是一个天才,可想而知马约拉纳的多么天才了。
马约拉纳做了这么一个预想,在狄拉克方程的基础上,他预想有可能粒子和它的反粒子是一模一样的,就是存在这么一种粒子,正反粒子是同样的一种粒子,这个预想中的粒子被称为马约拉纳费米子。
现在大家清楚了吧,什么是马约拉纳费米子,首先要知道清楚什么是费米子,然后费米子都有反粒子,然后反粒子和自己一样了,那就是马约拉纳费米子。
为什么要找马约拉纳费米子?马约拉纳费米子它有什么好的地方?为什么大家都要去找它?
这个要从两方面来讲,一方面从理论上来讲,马约拉纳做了这样一个预言,不仅因为他是一个天才的科学家,而且这个预言本身就很重要,如果你找到了就证明了他这个理论。另外在这个理论之后又出来了很多理论,比如我们常听说的一个暗物质。暗物质出来以后,有理论预言暗物质的备选粒子也是马约拉纳费米子,所以如果能够找到马约拉纳费米子,也将有助于人们理解暗物质。