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物理学迎来重大突破：由4位华人科学家领衔的科研团队终于找到了正反同体的“天使粒子”——马约拉那费米子，从而结束了国际物理学界对这一神秘粒子长达80年的漫长追寻。
相关论文发表在今天出版的《科学》杂志上。该成果由加利福尼亚大学洛杉矶分校王康隆课题组和美国斯坦福大学教授张首晟课题组、上海科技大学寇煦丰课题组等多个团队共同完成，通讯作者为何庆林、寇煦丰、张首晟、王康隆，均为华人科学家。
张首晟接受采访。
诺贝尔奖获得者Frank Wilczek评价这项工作时说: 张首晟与团队设计了全新的体系, 并在实验中清晰地测量到马约拉那费米子，这真是一项里程碑的工作。
国际同行指出：发现马约拉那费米子是继发现“上帝”粒子（希格斯波色子）、中微子、引力子之后的又一里程碑发现，不仅具有重大的理论意义，而且具有重要的潜在应用价值：让量子计算成为现实。
“神秘的正反同体粒子，让我们等了80年”
在物理学领域，构成物质的最小、最基本的单位被称为“基本粒子”。它们是在不改变物质属性前提下的最小体积物质，也是组成各种各样物体的基础。基本粒子又分为两种：费米子和玻色子，分别以美国物理学家费米和印度物理学家玻色的名字命名。
东方西方哲学家都认为，人类似乎生活在一个充满正反对立的世界：有正数必有负数，有存款必有负债，有阴必有阳，有善必有恶，有天使必有恶魔。 1928年，伟大的理论物理学家狄拉克(Dirac)作出惊人的预言：宇宙中每一个基本费米粒子必然有相对应的反粒子。根据爱因斯坦E = mc2的质能公式，当一个费米子遇上它的反粒子，它们会相互湮灭，从而使两个粒子的质量消失并转化为能量。
从此以后，宇宙中有粒子必有其反粒子被认为是绝对真理。然而，会不会存在一类没有反粒子的粒子，或者说正反同体的粒子？1937年，意大利理论物理学家埃托雷·马约拉那（Ettore Majorana）在他的论文中猜测有这样神奇的粒子存在，即我们今天所称的马约拉那费米子。不幸的是，他本人做出这一猜测后在一次乘船旅行中神秘失踪。自此以后，寻找这一神奇粒子成为了物理学家门梦寐以求的探索目标。
意大利理论物理学家埃托雷·马约拉那
科学家们认为，在粒子物理中，标准模型范畴之外的中微子可能是马约拉那费米子。而要验证这一猜想，需要进行无中微子的beta双衰变实验。可惜的是，这项实验所要求的精度在今后的10年到20年以内都难以达到。
张首晟把突破口转向凝聚态物理。从2010年到2015年，张首晟团队连续发表三篇论文，精准预言了实现马约拉那费米子的体系及用以验证的实验方案。王康隆等实验团队依照张首晟的理论预测，成功发现了手性马约拉那费米子，为持续了整整80年的科学探索画上了圆满的句号。
张首晟将这一新发现的手性马约拉那费米子命名为“天使粒子”，这个名字来源于丹·布朗的小说及其电影《天使与魔鬼》。“这部作品描述了正反粒子湮灭爆炸的场景。过去我们认为有粒子必有其反粒子，正如有天使必有魔鬼。但今天，我们找到了一个没有反粒子的粒子，一个只有天使，没有魔鬼的完美世界。”张首晟说。
电影《天使与魔鬼》海报。
“今天的成果，是建立在发现量子反常霍尔效应的基础上”
困扰了物理学界80年的难题是怎样被破解的？张首晟认为，任何科研工作都是建立在已有成果的基础上。天使粒子的发现，得益于先前对量子反常霍尔效应的探索，也是理论和实验结合的成果。
最初，张首晟按常理做了一项推断：既然马约拉那费米子只有粒子、没有反粒子，那么它就相当于传统粒子的一半。他很快意识到，“一半”的概念就是解决问题的关键。
早在2008年，张首晟理论就预言了量子反常霍尔效应，这一预言在2013年被清华大学教授薛其坤领衔的清华大学物理系和中科院物理研究所联合组成的实验团队证实。在实验中，随着调节外磁场，反常量子霍尔效应薄膜呈现出量子平台，对应着1、0、-1倍基本电阻单位e2/ h。也就是说，量子世界里的电阻是量子化的，它只能整数倍地跳台阶。
这给了张首晟一个灵感：马约拉那费米子是通常粒子的一半，既然通常的粒子按整数跳，马约拉那费米子或许就是按半整数跳——它一定会呈现出一个奇特的、“1/2的台阶”。由此，他预言手性马约拉那费米子存在于一种由量子反常霍尔效应薄膜和普通超导体薄膜组成的混合器件中。当把普通超导体置于反常量子霍尔效应薄膜之上时，临近效应使之能够实现手性马约拉那费米子，相应的实验中会多出全新的量子平台，对应1/2倍基本电阻单位e2/ h。
张首晟团队提出的搜寻马约拉那费米子的实验平台：由量子反常霍尔效应薄膜和普通超导体薄膜组成的混合器件。
在后续的实验验证中，激动人心的成果出现了：王康隆等实验团队确实看到了“1/2的台阶”。这半个基本电阻来源于马约拉那费米子作为半个传统粒子的特殊性质，因此，多出来的半整数量子平台为手性马约拉那费米子的存在提供了有力的印证。
王康隆实验团队等在与张首晟理论团队合作下所测量到的与理论预测符合的半量子电导平台，这为马约拉那费米子的发现提供了直接而有力的实验证据。
“天使粒子带来的量子计算时代，让我充满兴奋和期待”
找到天使粒子有什么现实意义？张首晟指出，从基本科学发现到技术应用往往需要多年时间，但天使粒子的发现意味着量子计算已成为可能。
他解释说，量子世界本质上是平行的，一个量子粒子能够同时穿过两个狭缝。因此，量子计算机能够进行高度并行的计算，远比经典计算机有效。以算术问题为例，如果给出一个很大的数字，问这个数字能否拆成两个数字的乘积，那么经典计算机只能用穷举法逐一尝试整除计算，而量子计算机可以在一瞬间同时完成所有可能项的测算。
一个量子粒子能够同时穿过两个狭缝。
然而，一个量子比特的信息非常难以存储，微弱的环境噪声就能毁灭其量子特性。因此，量子计算机往往被视为可望不可即的空想。
“通常情况下，量子比特只能放在一个传统粒子内储存，容易被干扰。但如今，天使粒子的发现提供了一种绝妙的可能性：一个量子比特能够被拆成两半，存储在两个距离十分遥远的马约拉那费米子上。”
张首晟说，如此一来，传统的噪声很难同时以同样的方式影响这两个马约拉那费米子、进而毁灭所存储的量子信息。“相较于传统的存储方式，基于天使粒子的存储方式极其稳固。”
“我们提出的器件同时还是二维体系，从而允许马约拉那费米子的纠缠和编辫，使得有效的量子计算成为可能，从而解决人类面对的一些艰难问题。”张首晟说，“我对天使粒子巡游的量子天堂充满兴奋与期待。”
祝贺华人科学家出成果！
首先，天使粒子在学术上的称谓是“手性马约拉纳费米子”，不过，与一般的电子或者质子不同的是， 华裔科学家张首晟等实验组发现的“天使粒子”本质上不是一个真的粒子，而是一种在凝聚态物理中出现的“准粒子”。这有点像什么呢？如果说真的粒子是“股票”，那么准粒子有点像“股指期货”——那是一种抽象的金融衍生品。 那么，这次张首晟他们发现的手性马约拉纳费米子为什么取了一个名字叫“天使粒子”呢？这个我 给大家来分析解读一下，不一定对，毕竟我不是张首晟老师，他到底怎么想的我只能靠猜靠分析了： 首先，是因为这个手性马约拉纳费米子是很特殊的，从粒子物理的dirac方程可以看出来，一般的粒子都是既有正粒子又有反粒子，比如电子与正电子不是同一种粒子，而是两种粒子——这就好像我们的手掌，既有左手又有右手，左手不等于右手。但是，这次发现的手性马约拉纳费米子的特点是正粒子就是反粒子，也就是说，这个粒子就好像一种外星人，只有一只手——你说是左手还是右手？所以，按照西方人的思维习惯，一般用“天使与魔鬼”来比喻，那么现在是天使与魔鬼集成在同一个粒子身上了，因此被取名叫天使粒子。 其次，是因为2012年发现一个重要的基本粒子，那就是希格斯粒子，希格斯粒子被称为上帝粒子。现在，也许为了与上帝对应，突出其发现的重要性，所以取名“天使粒子”。 还有，张首晟是著名的天使投资人，丹华资本就是他主管的。天使这个词汇对他来说应该是最亲切的。 最后，有可能是因为物理学家马约拉纳本身就是一个折翼的天使——死得早，年轻的时候就失踪了，成为物理学的谜，这个粒子本来就叫做“手性马约拉纳费米子”嘛。 正负、阴阳、善恶……这个世界仿佛充满正反对立。英国物理学家保罗·狄拉克1928年预言，每一个基本粒子都有对应的反粒子。几年后，科学家在宇宙射线中发现了电子的反粒子正电子，验证了这一预言。1937年，意大利物理学家埃托雷·马约拉纳预言，自然界中可能存在一类特殊的粒子，它们的反粒子就是自身，这种正反同体的粒子被称为马约拉纳费米子。 不过，马约拉纳费米子存在的证据一直未被发现，它和中微子、希格斯—玻色子等一起，成为理论早有预言但长期无法验证的粒子。如今，张首晟团队终于找到了它存在的证据。 在寻找“天使粒子”的过程中，张首晟领导的理论团队预言了通过怎样的实验平台能够找到马约拉纳费米子，哪些实验信号能够作为证据；加利福尼亚大学洛杉矶分校的何庆林、王康隆以及欧文分校的夏晶领导的实验团队与理论团队密切合作，在实验中发现了被称为手性马约拉纳费米子的一类最基本马约拉纳费米子。中国的复旦大学和上海 科技 大学对实验也有贡献。 按照理论团队预言，研究人员搭建了一个将普通超导体薄膜置于量子反常霍尔效应薄膜（即磁性拓扑绝缘体）之上的混合器件。施加低强度外磁场后，研究人员测量到了半整数量子平台，这成为手性马约拉纳费米子存在的实验证据。 张首晟解释说，在以往的量子反常霍尔效应实验中，随着调节外磁场，会出现整数量子平台。这是通常的粒子行为。马约拉纳费米子没有反粒子，相当于半个传统粒子，因此当把普通超导体置于量子反常霍尔效应薄膜之上时，在通常的整数量子平台之外，会新出现半整数量子平台。 由4位华人科学家领衔的科研团队终于找到了正反同体的“天使粒子”——马约拉那费米子，从而结束了国际物理学界对这一神秘粒子长达80年的漫长追寻。 相关论文发表在今天出版的《科学》杂志上。该成果由加利福尼亚大学洛杉矶分校王康隆课题组和美国斯坦福大学教授张首晟课题组、上海 科技 大学寇煦丰课题组等多个团队共同完成，通讯作者为何庆林、寇煦丰、张首晟、王康隆，均为华人科学家。
首先，天使粒子在学术上的称谓是“手性马约拉纳费米子”，不过，与一般的电子或者质子不同的是， 华裔科学家张首晟等实验组发现的“天使粒子”本质上不是一个真的粒子，而是一种在凝聚态物理中出现的“准粒子”。这有点像什么呢？如果说真的粒子是“股票”，那么准粒子有点像“股指期货”——那是一种抽象的金融衍生品。
那么，这次张首晟他们发现的手性马约拉纳费米子为什么取了一个名字叫“天使粒子”呢？这个我 给大家来分析解读一下，不一定对，毕竟我不是张首晟老师，他到底怎么想的我只能靠猜靠分析了：
首先，是因为这个手性马约拉纳费米子是很特殊的，从粒子物理的dirac方程可以看出来，一般的粒子都是既有正粒子又有反粒子，比如电子与正电子不是同一种粒子，而是两种粒子——这就好像我们的手掌，既有左手又有右手，左手不等于右手。但是，这次发现的手性马约拉纳费米子的特点是正粒子就是反粒子，也就是说，这个粒子就好像一种外星人，只有一只手——你说是左手还是右手？所以，按照西方人的思维习惯，一般用“天使与魔鬼”来比喻，那么现在是天使与魔鬼集成在同一个粒子身上了，因此被取名叫天使粒子。
其次，是因为2012年发现一个重要的基本粒子，那就是希格斯粒子，希格斯粒子被称为上帝粒子。现在，也许为了与上帝对应，突出其发现的重要性，所以取名“天使粒子”。
还有，张首晟是著名的天使投资人，丹华资本就是他主管的。天使这个词汇对他来说应该是最亲切的。
最后，有可能是因为物理学家马约拉纳本身就是一个折翼的天使——死得早，年轻的时候就失踪了，成为物理学的谜，这个粒子本来就叫做“手性马约拉纳费米子”嘛。
正负、阴阳、善恶……这个世界仿佛充满正反对立。英国物理学家保罗·狄拉克1928年预言，每一个基本粒子都有对应的反粒子。几年后，科学家在宇宙射线中发现了电子的反粒子正电子，验证了这一预言。1937年，意大利物理学家埃托雷·马约拉纳预言，自然界中可能存在一类特殊的粒子，它们的反粒子就是自身，这种正反同体的粒子被称为马约拉纳费米子。
不过，马约拉纳费米子存在的证据一直未被发现，它和中微子、希格斯—玻色子等一起，成为理论早有预言但长期无法验证的粒子。如今，张首晟团队终于找到了它存在的证据。
在寻找“天使粒子”的过程中，张首晟领导的理论团队预言了通过怎样的实验平台能够找到马约拉纳费米子，哪些实验信号能够作为证据；加利福尼亚大学洛杉矶分校的何庆林、王康隆以及欧文分校的夏晶领导的实验团队与理论团队密切合作，在实验中发现了被称为手性马约拉纳费米子的一类最基本马约拉纳费米子。中国的复旦大学和上海 科技 大学对实验也有贡献。
按照理论团队预言，研究人员搭建了一个将普通超导体薄膜置于量子反常霍尔效应薄膜（即磁性拓扑绝缘体）之上的混合器件。施加低强度外磁场后，研究人员测量到了半整数量子平台，这成为手性马约拉纳费米子存在的实验证据。
张首晟解释说，在以往的量子反常霍尔效应实验中，随着调节外磁场，会出现整数量子平台。这是通常的粒子行为。马约拉纳费米子没有反粒子，相当于半个传统粒子，因此当把普通超导体置于量子反常霍尔效应薄膜之上时，在通常的整数量子平台之外，会新出现半整数量子平台。
由4位华人科学家领衔的科研团队终于找到了正反同体的“天使粒子”——马约拉那费米子，从而结束了国际物理学界对这一神秘粒子长达80年的漫长追寻。
相关论文发表在今天出版的《科学》杂志上。该成果由加利福尼亚大学洛杉矶分校王康隆课题组和美国斯坦福大学教授张首晟课题组、上海 科技 大学寇煦丰课题组等多个团队共同完成，通讯作者为何庆林、寇煦丰、张首晟、王康隆，均为华人科学家。
今天，科学杂志发表了张首晟教授及其合作者的一篇论文。这个工作体现了理论与实验的很好结合。张老师是此项工作的理论负责人，实验团队根据张老师的理论方案，在二维反常量子霍尔效应绝缘体（即磁性拓扑绝缘体）与超导体的一维界面，发现导电性质表明电子的集体行为表现出马约拉纳费米子的行为。
归根到底，这是固体材料中的电子的行为。但是，大量电子在固体的环境（原子核阵列以及外部条件比如磁场所形成的复杂势能）以及它们自己之间的相互作用下，可以简洁地用所谓“准粒子”来描述，也就是说这里的大量电子的表现就像在最低能量的状态基础上，激发出大量“准粒子”。为了强调这些“准粒子”是在新的层次上演生出来，而它们在其所在的环境中就类似我们的宇宙中的基本粒子，我们还可以称它们为“演生粒子”。
现在，张老师及其合作者在某个特定固体环境中，找到了类似马约拉拉纳费米子的演生粒子。所谓“找到”，是说导电行为必须要用马约拉纳费米子来解释。他们发现的马约拉纳费米子是在二维磁性拓扑绝缘体与超导体的一维边界，这导致它是手征性的，也就是说沿着一个方向跑。
费米子是这样一种量子粒子。在同一个系统中，同种费米子的状态（考虑所有的的指标）必须各不相同。电子（不管是在自由空间中还是在固体材料中）就是费米子。马约拉纳费米子是这样一种特殊的费米子，即它的反粒子是它自己。 反粒子可以如下定义：产生一个反粒子，相当于消灭一个与之很多性质（动量、角动量、电荷等等）相反的粒子。反之亦然，正反粒子是相对的。宇宙自由空间中还没有发现马约拉纳费米子，中微子有可能是，也有可能不是，答案还不知道。
张老师将马约拉纳费米子称为天使粒子，因为他注意到小说《天使和魔鬼》中，正反粒子湮灭，世界消失，而马约拉纳费米子可以比喻为，这里只有天使，没有魔鬼。
根据粒子物理的定义，物质由费米子和玻色子两种基本粒子组成，费米子是构成物质的原材料（如轻子中的电子、组成质子和中子的夸克、中微子）；玻色子是传递作用力的粒子（光子、介子、胶子、W和Z玻色子）。
位列神秘粒子名单的Majorana费米子是费米子的一种，其独特之处在于， 它是一个没有反粒子，或者说反粒子就是其自身的粒子。
手性Majorana费米子的发现为持续了整整80年对这一神秘粒子的搜索画上了圆满的句号。类比Dan Brown描述正反粒子湮灭爆炸的小说《天使与魔鬼》，张首晟提出这一新发现的手性Majorana费米子应该称为天使粒子：我们发现了一个完美的世界，那里只有天使，没有魔鬼。
意义在于：
Majorana费米子被发现，将从哲学层面对挑战人类对现有世界的认知，即世界不完全是正反对立的，有阴不一定有阳，有天使不一定有魔鬼。除此之外，这一发现还具有更加现实的意义——在固体中实现拓扑量子计算将成为可能。
在张首晟看来，天使粒子的发现 “非常非常神奇，这意味着一个量子比特可以拆成两个，对整个量子物理有根本的改变。”
等了80年 天使粒子现身
1928年，英国物理学家保罗·狄拉克预言，每一个基本粒子都有对应的反粒子。几年后，科学家在宇宙射线中发现了电子的反粒子正电子，验证了这一预言。
1937年，意大利物理学家埃托雷·马约拉纳预言，自然界中可能存在一类特殊的粒子，它们的反粒子就是自身，这种正反同体的粒子被称为马约拉纳费米子。
正负、阴阳、善恶……这个世界仿佛充满正反对立。
不过，马约拉纳费米子存在的证据一直未被发现，它和中微子、希格斯—玻色子等一起，成为理论早有预言但长期无法验证的粒子。如今，华人科学家领衔的科研团队终于找到了它存在的证据。
神秘的正反同体粒子
在以往的量子反常霍尔效应实验中，随着调节外磁场，会出现整数量子平台。这是通常的粒子行为。马约拉纳费米子没有反粒子，相当于半个传统粒子，因此当把普通超导体置于量子反常霍尔效应薄膜之上时，在通常的整数量子平台之外，会新出现半整数量子平台。
为此，研究人员搭建了一个将普通超导体薄膜置于量子反常霍尔效应薄膜（即磁性拓扑绝缘体）之上的混合器件。施加低强度外磁场后，研究人员测量到了半整数量子平台，这成为手性马约拉纳费米子存在的实验证据。
根据爱因斯坦的质能转换公式，当一个粒子遇上其反粒子就会发生湮灭，并释放能量。所以，科研团队把他们发现的马约拉纳费米子称为“天使粒子”。
在寻找“天使粒子”的过程中，华裔科学家的理论团队预言了通过怎样的实验平台能够找到马约拉纳费米子，哪些实验信号能够作为证据；实验团队与理论团队密切合作，最终发现了手性马约拉那费米子，为持续了整整80年的科学 探索 画上了圆满的句号。对此，中国的复旦大学和上海 科技 大学对实验也有贡献。
带来的量子计算时代，让人期待
发现马约拉纳费米子存在，对于建造稳定的量子计算机具有什么现实意义呢？
目前看来，最大的用途之一，就是未来能帮助中国建造更稳定领先世界的量子计算机！量子计算机是一种具有超快的并行计算和模拟能力的计算机。它的运算能力将提升数万倍。
普通计算机只能按照时间顺序一个个地解决问题，而量子计算机却可以同时解决多个问题。这种超快速度可能彻底改变所有行业。例如精准到秒的天气预报，可预见的交通路况，新型药剂成分的构造 探索 ，外太空 探索 ，人工智能与自动化等一切目前计算机需要通过穷举法逐一 探索 的事业，都可能在一瞬间完成。
张首晟一直提到：人类文明的价值是大道至简，他认为把大道用简单的话讲出来，让人人都听懂，这才是真正牛的。
他最喜欢讲的故事是关于狄拉克的：
4的根号等于几？很简单，2和-2，英国理论物理学家、量子力学的奠基者之一狄拉克初中时，就觉得这个回答非常非常奇妙，为什么开根号的时候总是有一个正根，有一个负根？
狄拉克突然从开根号开始天马行空，做了个惊人的预言，断定宇宙中所有的基本粒子，都有个反粒子，有电子就有反电子，有质子就有反质子，有中子就有反中子，这是个非常非常神奇的预言。
1932年C.D.安德森实验发现了正电子。
1956年美国物理学家张伯伦在劳伦斯-伯克利国家实验室发现了反质子，他用玻璃管中的被粒子加速器加速过的高能粒子对相撞，发现在突然间成对出现了几道轨迹，又在短时间内相撞而互相湮灭，这是人们第一次直接观测到反粒子。
迄今，已经发现了几乎所有相对于强作用来说是比较稳定的粒子的反粒子。 如果反粒子按照通常粒子那样结合起来就形成了反原子。由反原子构成的物质就是反物质。
这样，狄拉克的天才预言被实验证实了，那么，有没有反例呢？宇宙中会不会存在一类没有反粒子的粒子，或者说正反同体的粒子？
意大利理论物理学家埃托雷·马约拉那（Ettore Majorana）在1937年，从理论上提出了这样的粒子存在，即我们今天所称的马约拉那费米子，它的反粒子就是它本身。但是不幸而且巧合的是，他在提出这种神奇粒子存在不久后，到巴勒莫乘船旅行中神秘失踪，从此渺无音信。
从那时开始，这一神奇粒子成为了物理学家们无时不想追寻的梦中情人，困扰了物理学界整整80年。
张首晟把突破口转向凝聚态物理。2017年7月，张首晟及其团队在《科学》杂志上发表了一项新发现，在超导-量子反常霍尔平台中发现了具有半个量子电导的边缘电流，与理论预言的手性马约拉纳粒子十分吻合。这是在霍尔效应平台系统中第一个具有确凿证据的马约拉纳测量结果。
张首晟将这一新发现的手性马约拉那费米子命名为“天使粒子”，这个名字来源于丹·布朗的小说及其电影《天使与魔鬼》。“这部作品描述了正反粒子湮灭爆炸的场景。过去我们认为有粒子必有其反粒子，正如有天使必有魔鬼。但今天，我们找到了一个没有反粒子的粒子，一个只有天使，没有魔鬼的完美世界”张首晟说。
这也使得张首晟再度成为2017年诺贝尔物理学奖的热门人选，虽然最终再度落选。
当然也存在一些质疑，比如中山大学天文与空间科学研究院院长李淼对此评价说：“这个发现不是基本粒子，而是在极低温条件之下以及二维材料的边界上造成的某种量子态，这个态满足中性粒子的要求，即其反态就是自身。鉴于这种量子态需要极端条件，距离应用还比较远，如果我用一句大白话来解释，就是“凝聚态物理还没有攻陷粒子物理”。“
简单地说，马约拉纳准粒子的证实必须找到更令人信服的证据，马约拉那费米子还只能继续是物理学家们的情人，梦中的。
12月1，美籍华人张首晟在美国的9层高楼一跃而下，匆匆结束了短暂的一生，终年55岁。
张首晟是杨振宁的得意门生，中国科学院外籍院士，物理学家，天使粒子的发现人。获得欧洲物理奖,巴克莱奖,狄拉克奖,尤里基础物理学奖等，被杨振宁认为是下个诺贝尔奖获得者。
让杨振宁想不到的是他竟然白发人送黑发人。
1937年由马约拉纳提出，是一种费米子，它的反粒子与它自身完全等价，当它们相遇时，会互相湮灭，释放大量能量。拿约拉纳对狄拉克方程进行了改写，得出了马约拉纳方程。但从未有物理学家发现过“马约拉纳费米子”的存在。
直到过去了80年后，张首晟和他的团队在拓扑绝缘体和超导体组成的系统中发现了手性马约拉纳费米子，它符合马约拉纳费米方程的波动方程，第一次有力的证实了马约拉纳费米子（天使粒子）的存在。这个消息发表在《科学》杂志上。
欢迎关注和点评。
我不是专门学物理的，只是把我看到的一些关于“天使粒子”的信息分享一下。
这段话里面提到的“反粒子”，是由物理学家迪拉克提出的，他预言，每一种基本粒子都会有自己的反粒子，而且这种反粒子跟“正粒子”是两种完全不一样的粒子——就好像是一对水火不容的兄弟一样。举个简单的例子，数轴上的每一个正数都对应了一个负数，虽然这两个数之间有千丝万缕的联系，但是完全是两个数；而这种预言中的天使粒子是一个例外，他是数轴上的0，他的负数就是自己。
这个说法只是张首晟本人一个浪漫的说法而已。
所以只要他愿意，他也可以说这个粒子应该叫魔鬼粒子。
目前发现的不是预言中的基本粒子，而是一堆电子形成的“准粒子”。他们的行为跟预言中的天使粒子有相似之处。
举个例子，好比一块大石头拦住了道路，一个人预言，一定会有可以搬动这块石头的人。几十年过去了，一对人非常兴奋的表示，我们发现了一种可以让二十个人一起搬动这块石头的方法。所以那个预言中的大力士依然没有找到，但是这二十个人达到了跟那个大力士一样的效果，并且最终搬开了石头，解决了一个大难题。
所以这篇论文的第一作者不是张首晟，当然，这只是论文作者排序的问题，他对该研究的贡献依然是非常巨大的。
而且我们应该注意到，这篇论文的共同第一作者分别是加州大学洛杉矶分校（UCLA）的 何庆林和 潘磊， 从名字上也可以看出来，都是中国人。
此外，上海 科技 大学也参与了试验研究，甚至比何庆林/潘磊团队更早的，上海交通大学的贾金锋团队就发表了关于发现手性马约拉纳费米子的报告，但是相比前者：
贾教授团队的工作是马约拉纳费米子的零维版，主要通过扫描显微镜测试；我们研究的是马约拉纳费米子的一维版，主要是做成电子器件来进行宏观电磁测试。
所以即便上海 科技 大学和上海交通大学的团队没有取得那么多的关注，他们对“天使粒子”研究的贡献也是不可忽略的。
天使粒子并不是正式的叫法，只是发现者将其这样命名，在此之前，该粒子称为马约拉纳费米子。从这个名字可以看出，马约拉纳费米子有两个部分构成，一个是马约拉纳，一个是费米子。马约拉纳是意大利的理论物理学家，可谓是英年早逝，1906年生，1938年就没了，但他提出了马约拉纳方程，改写了大物理学家狄拉克的方程。后一个是费米子，作为量子粒子中的一个大类，费米子被认为是拥有与自身不同的反粒子，而另一个大类为玻色子，该粒子拥有自身的反粒子。于是，马约拉纳预测，自然界中还有一种特殊的费米子，拥有自身的反粒子，这个粒子就被称为马约拉纳费米子。
马约拉纳费米子仅仅是预言存在，在自然界中的地位显然要低于“希格斯玻色子”，因为希格斯玻色子的任务是将质量赋予了费米子，而自身则是一种玻色子。从中可以看出，马约拉纳费米子的发现算是验证了马约拉纳的猜想。如果从科学史的角度看，将这个粒子称之为马约拉纳费米子更准确一些，因为这是他预言存在的，这就像有人告诉你这个玩意存在，只是受限于当时的观测技术。如果要将马约拉纳费米子命名为天使粒子，其实还得去问问马约拉纳愿不愿意，因为希格斯玻色子的预言者希格斯不太喜欢上帝粒子这个称呼，从这个角度看，预言者的权重更大一些，在半个世纪前就能通过理论方程进行预言，令人敬佩。
我觉得物理学家张首晟他是一位资本创始人，他坚持用科学思维做投资，我觉得他这种头脑特别的强。
长期以来，世界物理学界希望有一天能建立一个可解释所有自然界现象的“大统一场理论”。这一设想最早是由爱因斯坦提出的。当时，不少科学家认为这个设想纯属异想天开，但也有许多科学家多年来一直致力于这项理论的研究。美国斯坦福大学华裔科学家张首晟教授和他的学生胡江平所开展的研究工作，为建立“大统一场理论”提出了一个新方向，这很可能找到一种方法，使表面上看去互不相容的量子力学和广义相对论相互统一起来。张首晟的有关研究成果刊登在将于10月26日出版的《科学》杂志上。为进一步了解张首晟的研究成果，记者通过电话采访了远在美国西海岸的张首晟。张首晟介绍说，他是从固体物理的量子霍尔效应出发，来解决“大统一场理论”问题的。量子霍尔效应发生在二维空间，他利用量子液体模型将量子霍尔效应扩大到4维空间。爱因斯坦的狭义相对论是解释电磁力的，而爱因斯坦的广义相对论是解释引力的。张首晟告诉记者：“此前已有人完成将量子力学与狭义相对论相互统一研究。我们的研究工作是将量子力学同广义相对论相互统一起来。”为做到这一点，张首晟同他的同事从量子力学出发进行推导。在爱因斯坦广义相对论中的引力方程有两部分：一是线性方程，二是非线性方程。目前，张首晟等人已推导出线性方程，下一步若推导出非线性方程，则意味着“大功告成”，即将现代物理学的三大支柱———量子力学、狭义相对论和广义相对论统一起来，从而建立起“大统一场理论”。但张首晟强调说：“要推导出非线性方程，还是会遇到很多预料不到的困难，特别是一些数学问题。”记者问：“许多科学家都在努力进行这一研究工作，但这又是十分困难的工作，你什么时候想到做这一理论研究工作的？”张首晟回答说：“我目前是清华大学长江计划的访问学者，去年7月回到清华大学讲课，并开办了一个学习班以邀请优秀科学家来讲学。就在学习班期间，我想起要完成这件有趣的研究工作。”张首晟教授的主要研究领域包括高温超导、量子霍尔效应、自旋电子学、强关联电子系统等，他的代表性工作为高温超导的SO(5) 理论、4维量子霍尔效应、室温无耗散自旋流等等，在国际相关研究领域里有较大的影响，迄今为止，他在Science杂志上发表学术论文3篇，在Phys. Rev. Lett. 杂志上发表学术论文40余篇，其论文被他人引用3000 多次。
他是全球最为知名的华人物理学家之一，因为对拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应的开创性研究，他几乎揽括了物理学界所有重量级奖项。
首先，天使粒子在学术上的称谓是“手性马约拉纳费米子”，不过，与一般的电子或者质子不同的是， 华裔科学家张首晟等实验组发现的“天使粒子”本质上不是一个真的粒子，而是一种在凝聚态物理中出现的“准粒子”。这有点像什么呢？如果说真的粒子是“股票”，那么准粒子有点像“股指期货”——那是一种抽象的金融衍生品。
那么，这次张首晟他们发现的手性马约拉纳费米子为什么取了一个名字叫“天使粒子”呢？这个我 给大家来分析解读一下，不一定对，毕竟我不是张首晟老师，他到底怎么想的我只能靠猜靠分析了：
首先，是因为这个手性马约拉纳费米子是很特殊的，从粒子物理的dirac方程可以看出来，一般的粒子都是既有正粒子又有反粒子，比如电子与正电子不是同一种粒子，而是两种粒子——这就好像我们的手掌，既有左手又有右手，左手不等于右手。但是，这次发现的手性马约拉纳费米子的特点是正粒子就是反粒子，也就是说，这个粒子就好像一种外星人，只有一只手——你说是左手还是右手？所以，按照西方人的思维习惯，一般用“天使与魔鬼”来比喻，那么现在是天使与魔鬼集成在同一个粒子身上了，因此被取名叫天使粒子。
其次，是因为2012年发现一个重要的基本粒子，那就是希格斯粒子，希格斯粒子被称为上帝粒子。现在，也许为了与上帝对应，突出其发现的重要性，所以取名“天使粒子”。
还有，张首晟是著名的天使投资人，丹华资本就是他主管的。天使这个词汇对他来说应该是最亲切的。
最后，有可能是因为物理学家马约拉纳本身就是一个折翼的天使——死得早，年轻的时候就失踪了，成为物理学的谜，这个粒子本来就叫做“手性马约拉纳费米子”嘛。
正负、阴阳、善恶……这个世界仿佛充满正反对立。英国物理学家保罗·狄拉克1928年预言，每一个基本粒子都有对应的反粒子。几年后，科学家在宇宙射线中发现了电子的反粒子正电子，验证了这一预言。1937年，意大利物理学家埃托雷·马约拉纳预言，自然界中可能存在一类特殊的粒子，它们的反粒子就是自身，这种正反同体的粒子被称为马约拉纳费米子。
不过，马约拉纳费米子存在的证据一直未被发现，它和中微子、希格斯—玻色子等一起，成为理论早有预言但长期无法验证的粒子。如今，张首晟团队终于找到了它存在的证据。
在寻找“天使粒子”的过程中，张首晟领导的理论团队预言了通过怎样的实验平台能够找到马约拉纳费米子，哪些实验信号能够作为证据；加利福尼亚大学洛杉矶分校的何庆林、王康隆以及欧文分校的夏晶领导的实验团队与理论团队密切合作，在实验中发现了被称为手性马约拉纳费米子的一类最基本马约拉纳费米子。中国的复旦大学和上海 科技 大学对实验也有贡献。
按照理论团队预言，研究人员搭建了一个将普通超导体薄膜置于量子反常霍尔效应薄膜（即磁性拓扑绝缘体）之上的混合器件。施加低强度外磁场后，研究人员测量到了半整数量子平台，这成为手性马约拉纳费米子存在的实验证据。
张首晟解释说，在以往的量子反常霍尔效应实验中，随着调节外磁场，会出现整数量子平台。这是通常的粒子行为。马约拉纳费米子没有反粒子，相当于半个传统粒子，因此当把普通超导体置于量子反常霍尔效应薄膜之上时，在通常的整数量子平台之外，会新出现半整数量子平台。
由4位华人科学家领衔的科研团队终于找到了正反同体的“天使粒子”——马约拉那费米子，从而结束了国际物理学界对这一神秘粒子长达80年的漫长追寻。
相关论文发表在今天出版的《科学》杂志上。该成果由加利福尼亚大学洛杉矶分校王康隆课题组和美国斯坦福大学教授张首晟课题组、上海 科技 大学寇煦丰课题组等多个团队共同完成，通讯作者为何庆林、寇煦丰、张首晟、王康隆，均为华人科学家。
今天，科学杂志发表了张首晟教授及其合作者的一篇论文。这个工作体现了理论与实验的很好结合。张老师是此项工作的理论负责人，实验团队根据张老师的理论方案，在二维反常量子霍尔效应绝缘体（即磁性拓扑绝缘体）与超导体的一维界面，发现导电性质表明电子的集体行为表现出马约拉纳费米子的行为。
归根到底，这是固体材料中的电子的行为。但是，大量电子在固体的环境（原子核阵列以及外部条件比如磁场所形成的复杂势能）以及它们自己之间的相互作用下，可以简洁地用所谓“准粒子”来描述，也就是说这里的大量电子的表现就像在最低能量的状态基础上，激发出大量“准粒子”。为了强调这些“准粒子”是在新的层次上演生出来，而它们在其所在的环境中就类似我们的宇宙中的基本粒子，我们还可以称它们为“演生粒子”。
现在，张老师及其合作者在某个特定固体环境中，找到了类似马约拉拉纳费米子的演生粒子。所谓“找到”，是说导电行为必须要用马约拉纳费米子来解释。他们发现的马约拉纳费米子是在二维磁性拓扑绝缘体与超导体的一维边界，这导致它是手征性的，也就是说沿着一个方向跑。
费米子是这样一种量子粒子。在同一个系统中，同种费米子的状态（考虑所有的的指标）必须各不相同。电子（不管是在自由空间中还是在固体材料中）就是费米子。马约拉纳费米子是这样一种特殊的费米子，即它的反粒子是它自己。 反粒子可以如下定义：产生一个反粒子，相当于消灭一个与之很多性质（动量、角动量、电荷等等）相反的粒子。反之亦然，正反粒子是相对的。宇宙自由空间中还没有发现马约拉纳费米子，中微子有可能是，也有可能不是，答案还不知道。
张老师将马约拉纳费米子称为天使粒子，因为他注意到小说《天使和魔鬼》中，正反粒子湮灭，世界消失，而马约拉纳费米子可以比喻为，这里只有天使，没有魔鬼。
根据粒子物理的定义，物质由费米子和玻色子两种基本粒子组成，费米子是构成物质的原材料（如轻子中的电子、组成质子和中子的夸克、中微子）；玻色子是传递作用力的粒子（光子、介子、胶子、W和Z玻色子）。
位列神秘粒子名单的Majorana费米子是费米子的一种，其独特之处在于， 它是一个没有反粒子，或者说反粒子就是其自身的粒子。
手性Majorana费米子的发现为持续了整整80年对这一神秘粒子的搜索画上了圆满的句号。类比Dan Brown描述正反粒子湮灭爆炸的小说《天使与魔鬼》，张首晟提出这一新发现的手性Majorana费米子应该称为天使粒子：我们发现了一个完美的世界，那里只有天使，没有魔鬼。
意义在于：
Majorana费米子被发现，将从哲学层面对挑战人类对现有世界的认知，即世界不完全是正反对立的，有阴不一定有阳，有天使不一定有魔鬼。除此之外，这一发现还具有更加现实的意义——在固体中实现拓扑量子计算将成为可能。
在张首晟看来，天使粒子的发现 “非常非常神奇，这意味着一个量子比特可以拆成两个，对整个量子物理有根本的改变。”
等了80年 天使粒子现身
1928年，英国物理学家保罗·狄拉克预言，每一个基本粒子都有对应的反粒子。几年后，科学家在宇宙射线中发现了电子的反粒子正电子，验证了这一预言。
1937年，意大利物理学家埃托雷·马约拉纳预言，自然界中可能存在一类特殊的粒子，它们的反粒子就是自身，这种正反同体的粒子被称为马约拉纳费米子。
正负、阴阳、善恶……这个世界仿佛充满正反对立。
不过，马约拉纳费米子存在的证据一直未被发现，它和中微子、希格斯—玻色子等一起，成为理论早有预言但长期无法验证的粒子。如今，华人科学家领衔的科研团队终于找到了它存在的证据。
神秘的正反同体粒子
在以往的量子反常霍尔效应实验中，随着调节外磁场，会出现整数量子平台。这是通常的粒子行为。马约拉纳费米子没有反粒子，相当于半个传统粒子，因此当把普通超导体置于量子反常霍尔效应薄膜之上时，在通常的整数量子平台之外，会新出现半整数量子平台。
为此，研究人员搭建了一个将普通超导体薄膜置于量子反常霍尔效应薄膜（即磁性拓扑绝缘体）之上的混合器件。施加低强度外磁场后，研究人员测量到了半整数量子平台，这成为手性马约拉纳费米子存在的实验证据。
根据爱因斯坦的质能转换公式，当一个粒子遇上其反粒子就会发生湮灭，并释放能量。所以，科研团队把他们发现的马约拉纳费米子称为“天使粒子”。
在寻找“天使粒子”的过程中，华裔科学家的理论团队预言了通过怎样的实验平台能够找到马约拉纳费米子，哪些实验信号能够作为证据；实验团队与理论团队密切合作，最终发现了手性马约拉那费米子，为持续了整整80年的科学 探索 画上了圆满的句号。对此，中国的复旦大学和上海 科技 大学对实验也有贡献。
带来的量子计算时代，让人期待
发现马约拉纳费米子存在，对于建造稳定的量子计算机具有什么现实意义呢？
目前看来，最大的用途之一，就是未来能帮助中国建造更稳定领先世界的量子计算机！量子计算机是一种具有超快的并行计算和模拟能力的计算机。它的运算能力将提升数万倍。
普通计算机只能按照时间顺序一个个地解决问题，而量子计算机却可以同时解决多个问题。这种超快速度可能彻底改变所有行业。例如精准到秒的天气预报，可预见的交通路况，新型药剂成分的构造 探索 ，外太空 探索 ，人工智能与自动化等一切目前计算机需要通过穷举法逐一 探索 的事业，都可能在一瞬间完成。
张首晟一直提到：人类文明的价值是大道至简，他认为把大道用简单的话讲出来，让人人都听懂，这才是真正牛的。
他最喜欢讲的故事是关于狄拉克的：
4的根号等于几？很简单，2和-2，英国理论物理学家、量子力学的奠基者之一狄拉克初中时，就觉得这个回答非常非常奇妙，为什么开根号的时候总是有一个正根，有一个负根？
狄拉克突然从开根号开始天马行空，做了个惊人的预言，断定宇宙中所有的基本粒子，都有个反粒子，有电子就有反电子，有质子就有反质子，有中子就有反中子，这是个非常非常神奇的预言。
1932年C.D.安德森实验发现了正电子。
1956年美国物理学家张伯伦在劳伦斯-伯克利国家实验室发现了反质子，他用玻璃管中的被粒子加速器加速过的高能粒子对相撞，发现在突然间成对出现了几道轨迹，又在短时间内相撞而互相湮灭，这是人们第一次直接观测到反粒子。
迄今，已经发现了几乎所有相对于强作用来说是比较稳定的粒子的反粒子。 如果反粒子按照通常粒子那样结合起来就形成了反原子。由反原子构成的物质就是反物质。
这样，狄拉克的天才预言被实验证实了，那么，有没有反例呢？宇宙中会不会存在一类没有反粒子的粒子，或者说正反同体的粒子？
意大利理论物理学家埃托雷·马约拉那（Ettore Majorana）在1937年，从理论上提出了这样的粒子存在，即我们今天所称的马约拉那费米子，它的反粒子就是它本身。但是不幸而且巧合的是，他在提出这种神奇粒子存在不久后，到巴勒莫乘船旅行中神秘失踪，从此渺无音信。
从那时开始，这一神奇粒子成为了物理学家们无时不想追寻的梦中情人，困扰了物理学界整整80年。
张首晟把突破口转向凝聚态物理。2017年7月，张首晟及其团队在《科学》杂志上发表了一项新发现，在超导-量子反常霍尔平台中发现了具有半个量子电导的边缘电流，与理论预言的手性马约拉纳粒子十分吻合。这是在霍尔效应平台系统中第一个具有确凿证据的马约拉纳测量结果。
张首晟将这一新发现的手性马约拉那费米子命名为“天使粒子”，这个名字来源于丹·布朗的小说及其电影《天使与魔鬼》。“这部作品描述了正反粒子湮灭爆炸的场景。过去我们认为有粒子必有其反粒子，正如有天使必有魔鬼。但今天，我们找到了一个没有反粒子的粒子，一个只有天使，没有魔鬼的完美世界”张首晟说。
这也使得张首晟再度成为2017年诺贝尔物理学奖的热门人选，虽然最终再度落选。
当然也存在一些质疑，比如中山大学天文与空间科学研究院院长李淼对此评价说：“这个发现不是基本粒子，而是在极低温条件之下以及二维材料的边界上造成的某种量子态，这个态满足中性粒子的要求，即其反态就是自身。鉴于这种量子态需要极端条件，距离应用还比较远，如果我用一句大白话来解释，就是“凝聚态物理还没有攻陷粒子物理”。“
简单地说，马约拉纳准粒子的证实必须找到更令人信服的证据，马约拉那费米子还只能继续是物理学家们的情人，梦中的。
12月1，美籍华人张首晟在美国的9层高楼一跃而下，匆匆结束了短暂的一生，终年55岁。
张首晟是杨振宁的得意门生，中国科学院外籍院士，物理学家，天使粒子的发现人。获得欧洲物理奖,巴克莱奖,狄拉克奖,尤里基础物理学奖等，被杨振宁认为是下个诺贝尔奖获得者。
让杨振宁想不到的是他竟然白发人送黑发人。
1937年由马约拉纳提出，是一种费米子，它的反粒子与它自身完全等价，当它们相遇时，会互相湮灭，释放大量能量。拿约拉纳对狄拉克方程进行了改写，得出了马约拉纳方程。但从未有物理学家发现过“马约拉纳费米子”的存在。
直到过去了80年后，张首晟和他的团队在拓扑绝缘体和超导体组成的系统中发现了手性马约拉纳费米子，它符合马约拉纳费米方程的波动方程，第一次有力的证实了马约拉纳费米子（天使粒子）的存在。这个消息发表在《科学》杂志上。
欢迎关注和点评。
我不是专门学物理的，只是把我看到的一些关于“天使粒子”的信息分享一下。
这段话里面提到的“反粒子”，是由物理学家迪拉克提出的，他预言，每一种基本粒子都会有自己的反粒子，而且这种反粒子跟“正粒子”是两种完全不一样的粒子——就好像是一对水火不容的兄弟一样。举个简单的例子，数轴上的每一个正数都对应了一个负数，虽然这两个数之间有千丝万缕的联系，但是完全是两个数；而这种预言中的天使粒子是一个例外，他是数轴上的0，他的负数就是自己。
这个说法只是张首晟本人一个浪漫的说法而已。
所以只要他愿意，他也可以说这个粒子应该叫魔鬼粒子。
目前发现的不是预言中的基本粒子，而是一堆电子形成的“准粒子”。他们的行为跟预言中的天使粒子有相似之处。
举个例子，好比一块大石头拦住了道路，一个人预言，一定会有可以搬动这块石头的人。几十年过去了，一对人非常兴奋的表示，我们发现了一种可以让二十个人一起搬动这块石头的方法。所以那个预言中的大力士依然没有找到，但是这二十个人达到了跟那个大力士一样的效果，并且最终搬开了石头，解决了一个大难题。
所以这篇论文的第一作者不是张首晟，当然，这只是论文作者排序的问题，他对该研究的贡献依然是非常巨大的。
而且我们应该注意到，这篇论文的共同第一作者分别是加州大学洛杉矶分校（UCLA）的 何庆林和 潘磊， 从名字上也可以看出来，都是中国人。
此外，上海 科技 大学也参与了试验研究，甚至比何庆林/潘磊团队更早的，上海交通大学的贾金锋团队就发表了关于发现手性马约拉纳费米子的报告，但是相比前者：
贾教授团队的工作是马约拉纳费米子的零维版，主要通过扫描显微镜测试；我们研究的是马约拉纳费米子的一维版，主要是做成电子器件来进行宏观电磁测试。
所以即便上海 科技 大学和上海交通大学的团队没有取得那么多的关注，他们对“天使粒子”研究的贡献也是不可忽略的。
天使粒子并不是正式的叫法，只是发现者将其这样命名，在此之前，该粒子称为马约拉纳费米子。从这个名字可以看出，马约拉纳费米子有两个部分构成，一个是马约拉纳，一个是费米子。马约拉纳是意大利的理论物理学家，可谓是英年早逝，1906年生，1938年就没了，但他提出了马约拉纳方程，改写了大物理学家狄拉克的方程。后一个是费米子，作为量子粒子中的一个大类，费米子被认为是拥有与自身不同的反粒子，而另一个大类为玻色子，该粒子拥有自身的反粒子。于是，马约拉纳预测，自然界中还有一种特殊的费米子，拥有自身的反粒子，这个粒子就被称为马约拉纳费米子。
马约拉纳费米子仅仅是预言存在，在自然界中的地位显然要低于“希格斯玻色子”，因为希格斯玻色子的任务是将质量赋予了费米子，而自身则是一种玻色子。从中可以看出，马约拉纳费米子的发现算是验证了马约拉纳的猜想。如果从科学史的角度看，将这个粒子称之为马约拉纳费米子更准确一些，因为这是他预言存在的，这就像有人告诉你这个玩意存在，只是受限于当时的观测技术。如果要将马约拉纳费米子命名为天使粒子，其实还得去问问马约拉纳愿不愿意，因为希格斯玻色子的预言者希格斯不太喜欢上帝粒子这个称呼，从这个角度看，预言者的权重更大一些，在半个世纪前就能通过理论方程进行预言，令人敬佩。
首先，天使粒子在学术上的称谓是“手性马约拉纳费米子”，不过，与一般的电子或者质子不同的是， 华裔科学家张首晟等实验组发现的“天使粒子”本质上不是一个真的粒子，而是一种在凝聚态物理中出现的“准粒子”。这有点像什么呢？如果说真的粒子是“股票”，那么准粒子有点像“股指期货”——那是一种抽象的金融衍生品。 那么，这次张首晟他们发现的手性马约拉纳费米子为什么取了一个名字叫“天使粒子”呢？这个我 给大家来分析解读一下，不一定对，毕竟我不是张首晟老师，他到底怎么想的我只能靠猜靠分析了： 首先，是因为这个手性马约拉纳费米子是很特殊的，从粒子物理的dirac方程可以看出来，一般的粒子都是既有正粒子又有反粒子，比如电子与正电子不是同一种粒子，而是两种粒子——这就好像我们的手掌，既有左手又有右手，左手不等于右手。但是，这次发现的手性马约拉纳费米子的特点是正粒子就是反粒子，也就是说，这个粒子就好像一种外星人，只有一只手——你说是左手还是右手？所以，按照西方人的思维习惯，一般用“天使与魔鬼”来比喻，那么现在是天使与魔鬼集成在同一个粒子身上了，因此被取名叫天使粒子。 其次，是因为2012年发现一个重要的基本粒子，那就是希格斯粒子，希格斯粒子被称为上帝粒子。现在，也许为了与上帝对应，突出其发现的重要性，所以取名“天使粒子”。 还有，张首晟是著名的天使投资人，丹华资本就是他主管的。天使这个词汇对他来说应该是最亲切的。 最后，有可能是因为物理学家马约拉纳本身就是一个折翼的天使——死得早，年轻的时候就失踪了，成为物理学的谜，这个粒子本来就叫做“手性马约拉纳费米子”嘛。 正负、阴阳、善恶……这个世界仿佛充满正反对立。英国物理学家保罗·狄拉克1928年预言，每一个基本粒子都有对应的反粒子。几年后，科学家在宇宙射线中发现了电子的反粒子正电子，验证了这一预言。1937年，意大利物理学家埃托雷·马约拉纳预言，自然界中可能存在一类特殊的粒子，它们的反粒子就是自身，这种正反同体的粒子被称为马约拉纳费米子。 不过，马约拉纳费米子存在的证据一直未被发现，它和中微子、希格斯—玻色子等一起，成为理论早有预言但长期无法验证的粒子。如今，张首晟团队终于找到了它存在的证据。 在寻找“天使粒子”的过程中，张首晟领导的理论团队预言了通过怎样的实验平台能够找到马约拉纳费米子，哪些实验信号能够作为证据；加利福尼亚大学洛杉矶分校的何庆林、王康隆以及欧文分校的夏晶领导的实验团队与理论团队密切合作，在实验中发现了被称为手性马约拉纳费米子的一类最基本马约拉纳费米子。中国的复旦大学和上海 科技 大学对实验也有贡献。 按照理论团队预言，研究人员搭建了一个将普通超导体薄膜置于量子反常霍尔效应薄膜（即磁性拓扑绝缘体）之上的混合器件。施加低强度外磁场后，研究人员测量到了半整数量子平台，这成为手性马约拉纳费米子存在的实验证据。 张首晟解释说，在以往的量子反常霍尔效应实验中，随着调节外磁场，会出现整数量子平台。这是通常的粒子行为。马约拉纳费米子没有反粒子，相当于半个传统粒子，因此当把普通超导体置于量子反常霍尔效应薄膜之上时，在通常的整数量子平台之外，会新出现半整数量子平台。 由4位华人科学家领衔的科研团队终于找到了正反同体的“天使粒子”——马约拉那费米子，从而结束了国际物理学界对这一神秘粒子长达80年的漫长追寻。 相关论文发表在今天出版的《科学》杂志上。该成果由加利福尼亚大学洛杉矶分校王康隆课题组和美国斯坦福大学教授张首晟课题组、上海 科技 大学寇煦丰课题组等多个团队共同完成，通讯作者为何庆林、寇煦丰、张首晟、王康隆，均为华人科学家。
长期以来，世界物理学界希望有一天能建立一个可解释所有自然界现象的“大统一场理论”。这一设想最早是由爱因斯坦提出的。当时，不少科学家认为这个设想纯属异想天开，但也有许多科学家多年来一直致力于这项理论的研究。美国斯坦福大学华裔科学家张首晟教授和他的学生胡江平所开展的研究工作，为建立“大统一场理论”提出了一个新方向，这很可能找到一种方法，使表面上看去互不相容的量子力学和广义相对论相互统一起来。张首晟的有关研究成果刊登在将于10月26日出版的《科学》杂志上。为进一步了解张首晟的研究成果，记者通过电话采访了远在美国西海岸的张首晟。张首晟介绍说，他是从固体物理的量子霍尔效应出发，来解决“大统一场理论”问题的。量子霍尔效应发生在二维空间，他利用量子液体模型将量子霍尔效应扩大到4维空间。爱因斯坦的狭义相对论是解释电磁力的，而爱因斯坦的广义相对论是解释引力的。张首晟告诉记者：“此前已有人完成将量子力学与狭义相对论相互统一研究。我们的研究工作是将量子力学同广义相对论相互统一起来。”为做到这一点，张首晟同他的同事从量子力学出发进行推导。在爱因斯坦广义相对论中的引力方程有两部分：一是线性方程，二是非线性方程。目前，张首晟等人已推导出线性方程，下一步若推导出非线性方程，则意味着“大功告成”，即将现代物理学的三大支柱———量子力学、狭义相对论和广义相对论统一起来，从而建立起“大统一场理论”。但张首晟强调说：“要推导出非线性方程，还是会遇到很多预料不到的困难，特别是一些数学问题。”记者问：“许多科学家都在努力进行这一研究工作，但这又是十分困难的工作，你什么时候想到做这一理论研究工作的？”张首晟回答说：“我目前是清华大学长江计划的访问学者，去年7月回到清华大学讲课，并开办了一个学习班以邀请优秀科学家来讲学。就在学习班期间，我想起要完成这件有趣的研究工作。”张首晟教授的主要研究领域包括高温超导、量子霍尔效应、自旋电子学、强关联电子系统等，他的代表性工作为高温超导的SO(5) 理论、4维量子霍尔效应、室温无耗散自旋流等等，在国际相关研究领域里有较大的影响，迄今为止，他在Science杂志上发表学术论文3篇，在Phys. Rev. Lett. 杂志上发表学术论文40余篇，其论文被他人引用3000 多次。
首先，天使粒子在学术上的称谓是“手性马约拉纳费米子”，不过，与一般的电子或者质子不同的是， 华裔科学家张首晟等实验组发现的“天使粒子”本质上不是一个真的粒子，而是一种在凝聚态物理中出现的“准粒子”。这有点像什么呢？如果说真的粒子是“股票”，那么准粒子有点像“股指期货”——那是一种抽象的金融衍生品。 那么，这次张首晟他们发现的手性马约拉纳费米子为什么取了一个名字叫“天使粒子”呢？这个我 给大家来分析解读一下，不一定对，毕竟我不是张首晟老师，他到底怎么想的我只能靠猜靠分析了： 首先，是因为这个手性马约拉纳费米子是很特殊的，从粒子物理的dirac方程可以看出来，一般的粒子都是既有正粒子又有反粒子，比如电子与正电子不是同一种粒子，而是两种粒子——这就好像我们的手掌，既有左手又有右手，左手不等于右手。但是，这次发现的手性马约拉纳费米子的特点是正粒子就是反粒子，也就是说，这个粒子就好像一种外星人，只有一只手——你说是左手还是右手？所以，按照西方人的思维习惯，一般用“天使与魔鬼”来比喻，那么现在是天使与魔鬼集成在同一个粒子身上了，因此被取名叫天使粒子。 其次，是因为2012年发现一个重要的基本粒子，那就是希格斯粒子，希格斯粒子被称为上帝粒子。现在，也许为了与上帝对应，突出其发现的重要性，所以取名“天使粒子”。 还有，张首晟是著名的天使投资人，丹华资本就是他主管的。天使这个词汇对他来说应该是最亲切的。 最后，有可能是因为物理学家马约拉纳本身就是一个折翼的天使——死得早，年轻的时候就失踪了，成为物理学的谜，这个粒子本来就叫做“手性马约拉纳费米子”嘛。 正负、阴阳、善恶……这个世界仿佛充满正反对立。英国物理学家保罗·狄拉克1928年预言，每一个基本粒子都有对应的反粒子。几年后，科学家在宇宙射线中发现了电子的反粒子正电子，验证了这一预言。1937年，意大利物理学家埃托雷·马约拉纳预言，自然界中可能存在一类特殊的粒子，它们的反粒子就是自身，这种正反同体的粒子被称为马约拉纳费米子。 不过，马约拉纳费米子存在的证据一直未被发现，它和中微子、希格斯—玻色子等一起，成为理论早有预言但长期无法验证的粒子。如今，张首晟团队终于找到了它存在的证据。 在寻找“天使粒子”的过程中，张首晟领导的理论团队预言了通过怎样的实验平台能够找到马约拉纳费米子，哪些实验信号能够作为证据；加利福尼亚大学洛杉矶分校的何庆林、王康隆以及欧文分校的夏晶领导的实验团队与理论团队密切合作，在实验中发现了被称为手性马约拉纳费米子的一类最基本马约拉纳费米子。中国的复旦大学和上海 科技 大学对实验也有贡献。 按照理论团队预言，研究人员搭建了一个将普通超导体薄膜置于量子反常霍尔效应薄膜（即磁性拓扑绝缘体）之上的混合器件。施加低强度外磁场后，研究人员测量到了半整数量子平台，这成为手性马约拉纳费米子存在的实验证据。 张首晟解释说，在以往的量子反常霍尔效应实验中，随着调节外磁场，会出现整数量子平台。这是通常的粒子行为。马约拉纳费米子没有反粒子，相当于半个传统粒子，因此当把普通超导体置于量子反常霍尔效应薄膜之上时，在通常的整数量子平台之外，会新出现半整数量子平台。 由4位华人科学家领衔的科研团队终于找到了正反同体的“天使粒子”——马约拉那费米子，从而结束了国际物理学界对这一神秘粒子长达80年的漫长追寻。 相关论文发表在今天出版的《科学》杂志上。该成果由加利福尼亚大学洛杉矶分校王康隆课题组和美国斯坦福大学教授张首晟课题组、上海 科技 大学寇煦丰课题组等多个团队共同完成，通讯作者为何庆林、寇煦丰、张首晟、王康隆，均为华人科学家。
物理学迎来重大突破：由4位华人科学家领衔的科研团队终于找到了正反同体的“天使粒子”——马约拉那费米子，从而结束了国际物理学界对这一神秘粒子长达80年的漫长追寻。
相关论文发表在今天出版的《科学》杂志上。该成果由加利福尼亚大学洛杉矶分校王康隆课题组和美国斯坦福大学教授张首晟课题组、上海科技大学寇煦丰课题组等多个团队共同完成，通讯作者为何庆林、寇煦丰、张首晟、王康隆，均为华人科学家。
张首晟接受采访。
诺贝尔奖获得者Frank Wilczek评价这项工作时说: 张首晟与团队设计了全新的体系, 并在实验中清晰地测量到马约拉那费米子，这真是一项里程碑的工作。
国际同行指出：发现马约拉那费米子是继发现“上帝”粒子（希格斯波色子）、中微子、引力子之后的又一里程碑发现，不仅具有重大的理论意义，而且具有重要的潜在应用价值：让量子计算成为现实。
“神秘的正反同体粒子，让我们等了80年”
在物理学领域，构成物质的最小、最基本的单位被称为“基本粒子”。它们是在不改变物质属性前提下的最小体积物质，也是组成各种各样物体的基础。基本粒子又分为两种：费米子和玻色子，分别以美国物理学家费米和印度物理学家玻色的名字命名。
东方西方哲学家都认为，人类似乎生活在一个充满正反对立的世界：有正数必有负数，有存款必有负债，有阴必有阳，有善必有恶，有天使必有恶魔。 1928年，伟大的理论物理学家狄拉克(Dirac)作出惊人的预言：宇宙中每一个基本费米粒子必然有相对应的反粒子。根据爱因斯坦E = mc2的质能公式，当一个费米子遇上它的反粒子，它们会相互湮灭，从而使两个粒子的质量消失并转化为能量。
从此以后，宇宙中有粒子必有其反粒子被认为是绝对真理。然而，会不会存在一类没有反粒子的粒子，或者说正反同体的粒子？1937年，意大利理论物理学家埃托雷·马约拉那（Ettore Majorana）在他的论文中猜测有这样神奇的粒子存在，即我们今天所称的马约拉那费米子。不幸的是，他本人做出这一猜测后在一次乘船旅行中神秘失踪。自此以后，寻找这一神奇粒子成为了物理学家门梦寐以求的探索目标。
意大利理论物理学家埃托雷·马约拉那
科学家们认为，在粒子物理中，标准模型范畴之外的中微子可能是马约拉那费米子。而要验证这一猜想，需要进行无中微子的beta双衰变实验。可惜的是，这项实验所要求的精度在今后的10年到20年以内都难以达到。
张首晟把突破口转向凝聚态物理。从2010年到2015年，张首晟团队连续发表三篇论文，精准预言了实现马约拉那费米子的体系及用以验证的实验方案。王康隆等实验团队依照张首晟的理论预测，成功发现了手性马约拉那费米子，为持续了整整80年的科学探索画上了圆满的句号。
张首晟将这一新发现的手性马约拉那费米子命名为“天使粒子”，这个名字来源于丹·布朗的小说及其电影《天使与魔鬼》。“这部作品描述了正反粒子湮灭爆炸的场景。过去我们认为有粒子必有其反粒子，正如有天使必有魔鬼。但今天，我们找到了一个没有反粒子的粒子，一个只有天使，没有魔鬼的完美世界。”张首晟说。
电影《天使与魔鬼》海报。
“今天的成果，是建立在发现量子反常霍尔效应的基础上”
困扰了物理学界80年的难题是怎样被破解的？张首晟认为，任何科研工作都是建立在已有成果的基础上。天使粒子的发现，得益于先前对量子反常霍尔效应的探索，也是理论和实验结合的成果。
最初，张首晟按常理做了一项推断：既然马约拉那费米子只有粒子、没有反粒子，那么它就相当于传统粒子的一半。他很快意识到，“一半”的概念就是解决问题的关键。
早在2008年，张首晟理论就预言了量子反常霍尔效应，这一预言在2013年被清华大学教授薛其坤领衔的清华大学物理系和中科院物理研究所联合组成的实验团队证实。在实验中，随着调节外磁场，反常量子霍尔效应薄膜呈现出量子平台，对应着1、0、-1倍基本电阻单位e2/ h。也就是说，量子世界里的电阻是量子化的，它只能整数倍地跳台阶。
这给了张首晟一个灵感：马约拉那费米子是通常粒子的一半，既然通常的粒子按整数跳，马约拉那费米子或许就是按半整数跳——它一定会呈现出一个奇特的、“1/2的台阶”。由此，他预言手性马约拉那费米子存在于一种由量子反常霍尔效应薄膜和普通超导体薄膜组成的混合器件中。当把普通超导体置于反常量子霍尔效应薄膜之上时，临近效应使之能够实现手性马约拉那费米子，相应的实验中会多出全新的量子平台，对应1/2倍基本电阻单位e2/ h。
张首晟团队提出的搜寻马约拉那费米子的实验平台：由量子反常霍尔效应薄膜和普通超导体薄膜组成的混合器件。
在后续的实验验证中，激动人心的成果出现了：王康隆等实验团队确实看到了“1/2的台阶”。这半个基本电阻来源于马约拉那费米子作为半个传统粒子的特殊性质，因此，多出来的半整数量子平台为手性马约拉那费米子的存在提供了有力的印证。
王康隆实验团队等在与张首晟理论团队合作下所测量到的与理论预测符合的半量子电导平台，这为马约拉那费米子的发现提供了直接而有力的实验证据。
“天使粒子带来的量子计算时代，让我充满兴奋和期待”
找到天使粒子有什么现实意义？张首晟指出，从基本科学发现到技术应用往往需要多年时间，但天使粒子的发现意味着量子计算已成为可能。
他解释说，量子世界本质上是平行的，一个量子粒子能够同时穿过两个狭缝。因此，量子计算机能够进行高度并行的计算，远比经典计算机有效。以算术问题为例，如果给出一个很大的数字，问这个数字能否拆成两个数字的乘积，那么经典计算机只能用穷举法逐一尝试整除计算，而量子计算机可以在一瞬间同时完成所有可能项的测算。
一个量子粒子能够同时穿过两个狭缝。
然而，一个量子比特的信息非常难以存储，微弱的环境噪声就能毁灭其量子特性。因此，量子计算机往往被视为可望不可即的空想。
“通常情况下，量子比特只能放在一个传统粒子内储存，容易被干扰。但如今，天使粒子的发现提供了一种绝妙的可能性：一个量子比特能够被拆成两半，存储在两个距离十分遥远的马约拉那费米子上。”
张首晟说，如此一来，传统的噪声很难同时以同样的方式影响这两个马约拉那费米子、进而毁灭所存储的量子信息。“相较于传统的存储方式，基于天使粒子的存储方式极其稳固。”
“我们提出的器件同时还是二维体系，从而允许马约拉那费米子的纠缠和编辫，使得有效的量子计算成为可能，从而解决人类面对的一些艰难问题。”张首晟说，“我对天使粒子巡游的量子天堂充满兴奋与期待。”
祝贺华人科学家出成果！
遇到了一些不好的事情，而且谁都没有想到明天会发生什么样的事情，所以才会意外身亡。
2018年12月1日，在美国旧金山的一所新式公寓中，著名华裔科学家张首晟跳楼自杀了。一时之间，言论惊动。在凝聚态物理范畴，他是世界公认的先驱。三天之前，他刚刚宣布和华为公司达成协作，这起案件到底有没有隐情？2018年下旬，特朗普政府对中国施行经济制裁。其中，华为公司更是遭到了芯片封杀。为了不让华为抢占5G的制高点，西方国度悍然违犯自在贸易准绳，悍然挥舞起了反垄断大棒。毫无疑问，这是对华为的虐待。据知情人士透露，张首晟是华为重金延聘的科学家。在他的协助下，华为获得了许多技术打破。
12月1日，在加拿大温哥华，华为“公主”孟晚舟遭遇当局扣押。显然，这两件事情过于巧合。很快，张首晟家眷便拿到了美方发布的认定书，这是一同抑郁症引发的自杀事情。在轻描淡写的话语中，美国警方做出了判决。张首晟的离去到底有何影响？关于华为来说，他有着怎样的意义？
1963年2月，张首晟出生在江苏高邮。青年时期，他历经坎坷。因而，他对学问满怀神往。1978年，张首晟高分考入复旦大学，就读于物理系。在外人眼里，物理是冗杂、深邃的。教科书上，一个个公式拗口难记，一条条定理难以了解。可是，张首晟却觉得津津乐道。
在学校里，张首晟备受教师赞同。他勤奋自律，刻苦拼搏，仅仅花了两年时间，他就控制了全部的本科课程。1980年，在复旦教授们的引荐下，他前往了柏林大学读研。依托先进的平台，他的才气展露无遗。在微观粒子范畴，他精心研讨，巧妙构思，做出了一系列成果。除此之外，他还纯熟控制了德语，令人敬佩。
1983年，张首晟前往了纽约州立大学石溪分校进修。在这里，跟随杨振宁教授，他向学术最顶峰发起了应战。众所周知，杨振宁是华人的自豪，在他身边，张首晟学到了许多东西，进一步拓宽了研讨范围。在实验室里，他汗流浃背，日夜工作。只需灯火点亮，人们便晓得张首晟就在里边。凭仗着顽强的毅力和扎实的功底，他完成了博士学业。毕业时，杨老对他交口称誉。
1987年，他担任了美国Santa Barbara理论物理研讨所研讨员。尔后两年，他屡发文章，成果显著。在学术界，他成为了一颗冉冉升起的新星。1989年，IBM向他抛来了橄榄枝。他的实力得到了工业界的认可。在他的协助下，IBM的芯片设计获得了打破。在一些技术层面上，他翻开了同行们的许多思绪。
1993年，著名学府斯坦福大学延聘张首晟为物理系教授。在这里，他展开了新型霍尔效应的研讨。花了整整十年时间，针对半导体的能耗、散热问题，张首晟团队弄清了“量子自旋霍尔效应”。这是电子运动的一种全新规律，在探明了电子自转方向和电流方向后，他的成果极大地推进了计算机的开展。
应用该定律，人类能够让电子有序运动，从而降低热量。因而，张首晟成为了举世注目的物理学家。很快，张首晟就投入到了芯片设计之中。在实验室里，他的团队研制出了新的芯片。并且发现了新奇量子资料——拓扑绝缘体。他以一己之力，创始了新的范畴，对国计民消费生了重要影响。
2013年，张首晟团队发现了130种反常霍尔效应。在国际上，这是极大的打破。2015年，张首晟中选为美国科学院院士。不知不觉中，他成为了学术权威。功成名就之后，张首晟回馈祖国。虽然参加了美国国籍，他照旧怀揣着赤子之心。
2009年开端，他被聘为了清华大学客座教授，每年他都会破费三个月时间来校指导本科生。在清华园里，他的讲座济济一堂，就连杨振宁教授也会来旁听。作为杨老的自得门生，他不遗余力地参与清华大学的建立。
在张首晟的协助下，中国科学家获得了严重打破。在《nature》、《science》上，中国研讨者发表了十几篇量子电子自旋方面的文章。在这一范畴，我国逐步走在了世界前列。2018年11月27日，华为公司延聘他为首席科学家。这也意味着，在芯片研讨上，华为很有可能获得更大打破。遗憾的是，三天之后，他却跳楼自杀了。毫无疑问，张首晟的离去，这是国人的宏大损失。
他跳楼自杀了，但是因为什么原因就不清楚了，目前也没有公布，很有可能是被谋杀的。
长期以来，世界物理学界希望有一天能建立一个可解释所有自然界现象的“大统一场理论”。这一设想最早是由爱因斯坦提出的。当时，不少科学家认为这个设想纯属异想天开，但也有许多科学家多年来一直致力于这项理论的研究。美国斯坦福大学华裔科学家张首晟教授和他的学生胡江平所开展的研究工作，为建立“大统一场理论”提出了一个新方向，这很可能找到一种方法，使表面上看去互不相容的量子力学和广义相对论相互统一起来。张首晟的有关研究成果刊登在将于10月26日出版的《科学》杂志上。为进一步了解张首晟的研究成果，记者通过电话采访了远在美国西海岸的张首晟。张首晟介绍说，他是从固体物理的量子霍尔效应出发，来解决“大统一场理论”问题的。量子霍尔效应发生在二维空间，他利用量子液体模型将量子霍尔效应扩大到4维空间。爱因斯坦的狭义相对论是解释电磁力的，而爱因斯坦的广义相对论是解释引力的。张首晟告诉记者：“此前已有人完成将量子力学与狭义相对论相互统一研究。我们的研究工作是将量子力学同广义相对论相互统一起来。”为做到这一点，张首晟同他的同事从量子力学出发进行推导。在爱因斯坦广义相对论中的引力方程有两部分：一是线性方程，二是非线性方程。目前，张首晟等人已推导出线性方程，下一步若推导出非线性方程，则意味着“大功告成”，即将现代物理学的三大支柱———量子力学、狭义相对论和广义相对论统一起来，从而建立起“大统一场理论”。但张首晟强调说：“要推导出非线性方程，还是会遇到很多预料不到的困难，特别是一些数学问题。”记者问：“许多科学家都在努力进行这一研究工作，但这又是十分困难的工作，你什么时候想到做这一理论研究工作的？”张首晟回答说：“我目前是清华大学长江计划的访问学者，去年7月回到清华大学讲课，并开办了一个学习班以邀请优秀科学家来讲学。就在学习班期间，我想起要完成这件有趣的研究工作。”张首晟教授的主要研究领域包括高温超导、量子霍尔效应、自旋电子学、强关联电子系统等，他的代表性工作为高温超导的SO(5) 理论、4维量子霍尔效应、室温无耗散自旋流等等，在国际相关研究领域里有较大的影响，迄今为止，他在Science杂志上发表学术论文3篇，在Phys. Rev. Lett. 杂志上发表学术论文40余篇，其论文被他人引用3000 多次。