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　　組成宇宙的基本粒子可分為波色子和費(fèi)米子，現(xiàn)有的理論認(rèn)為宇宙中可能存在三種類型的費(fèi)米子：狄拉克費(fèi)米子、外爾費(fèi)米子和馬約拉納費(fèi)米子。但我國科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)了一種突破傳統(tǒng)分類的新型費(fèi)米子——三重簡并費(fèi)米子，為人們認(rèn)識電子拓?fù)湮飸B(tài)、發(fā)現(xiàn)新奇物理現(xiàn)象、開發(fā)新型電子器件，以及深入理解基本粒子性質(zhì)提供了新思路。

　　這一研究從理論預(yù)言、樣品制備，到實(shí)驗(yàn)觀測均由中國科學(xué)院物理研究所的科學(xué)家獨(dú)立完成，研究成果6月19日在線發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

　　基本粒子的研究，一直是現(xiàn)代物理學(xué)的重點(diǎn)之一。雖然傳統(tǒng)理論認(rèn)為費(fèi)米子只有三種類型，但科學(xué)家們猜測，當(dāng)電子被“封閉”于固體材料中時(shí)，因不再具有時(shí)空連續(xù)性，很可能會顯現(xiàn)出不同的性質(zhì)，就有可能發(fā)現(xiàn)新型費(fèi)米子。尋找新型費(fèi)米子是近年來拓?fù)湮飸B(tài)領(lǐng)域一個挑戰(zhàn)性的前沿科學(xué)問題，也是該領(lǐng)域國際競爭的焦點(diǎn)之一。

　　中國物理學(xué)家一直在這個領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，并保持領(lǐng)先。2016年4月，中國科學(xué)院物理研究所翁紅明、方辰、戴希、方忠預(yù)言在一類具有碳化鎢晶體結(jié)構(gòu)的材料中存在三重簡并的電子態(tài)，其準(zhǔn)粒子就是一種新型費(fèi)米子——三重簡并費(fèi)米子。此后，該研究所的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家石友國研究員、丁洪研究員、錢天副研究員等迅速制備出實(shí)驗(yàn)樣品，并在上海光源等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量，發(fā)現(xiàn)結(jié)果與理論計(jì)算高度吻合，首次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了這種新型費(fèi)米子。

　　同時(shí)，理論物理學(xué)家的研究還預(yù)測，三重簡并費(fèi)米子態(tài)與傳統(tǒng)費(fèi)米子態(tài)有不同的性質(zhì)——對外加磁場的方向敏感，使得含有它的母體材料具有磁場方向依賴的輸運(yùn)性質(zhì)。而該研究所陳根富研究組、德國馬普研究所的科學(xué)家都在實(shí)驗(yàn)中觀測到了極有可能與該性質(zhì)相關(guān)的現(xiàn)象。

　　科學(xué)家們介紹，這種研究方法并不是直接發(fā)現(xiàn)新粒子，而只是一種準(zhǔn)粒子——基本粒子在固體中的“影子”，還需要在高能物理或粒子物理實(shí)驗(yàn)中做進(jìn)一步驗(yàn)證。但“固體宇宙”中新型粒子的研究剛剛開始，中國科學(xué)家已經(jīng)做好準(zhǔn)備。

（原載于《光明日報(bào)》 2017年06月21日 01版）