寻找幽灵粒子之路

一直以来，科学家把基本粒子分为玻色子和费米子两大类，费米子是组成物质的基本粒子。德国科学家威尔曼-外尔在1929年预言了外尔费米子的存在，无“质量”电子可以分为左旋和右旋两种不同“手性”，这种电子被命名为“外尔费米子”。但80多年来科学家们始终无法在实验中观测到这种粒子。

2012年和2013年，中科院物理所的理论研究团队首次预言在狄拉克半金属中可实现无“质量”的电子。2014年，该团队首次预言在TaAs等材料体系中可实现两种“手性”电子的分离。这一结果立刻引起了实验物理学家的“科研竞跑”，此后中国科学院、普林斯顿大学等科研机构为发现外尔费米子展开了激烈的竞争。

而在中科院物理所的陈根富小组首先制备出了外尔费米子可藏身TaAs晶体之后，丁洪小组利用上海光源“梦之线”的同步辐射光束精细测量TaAs晶体，围绕在外尔费米子身上长达86年的神秘面纱终被揭下，基本粒子和准粒子内在统一现代物理学的迷宫纸窗被打开了一个洞。

现在展望幽灵粒子影响不现实

人类的发展，与科学发展特别是物理学的发展是非常相关的，第一次工业革命的成功就是基于人类对于机械运动、牛顿物理的理解。接下来是对于气液态态和电磁态的理解，其实依赖的是热力学和电磁学的发展。接下来是统计力学，知道分子态和原子态。上世纪有了量子力学等新发现，知道电子态和光子态，这些导致了芯片、计算机、激光、互联网等等的出现。

发现了外尔费米子，是不是未来会产生手性电子学？有没有可能，确实有可能，有人已经提出了手性电池的想法，但这些都只是设想，未来还不确定，现在就展望外尔费米子的发展将给未来生活带来多大的变化，既不现实，也不科学。

幽灵粒子有什么用？100年后回头看才知道

在本次讲座的开场，张双南的致辞也恰恰呼应了丁洪对外尔费米子用途的的解答：

“发现外尔费米子有什么用？我相信很多人一定会问这个问题。我不知道丁洪会怎么回答，但我要给大家讲一个故事。德国的科学家和俄罗斯科学家一起合作造天文卫星，任务是来研究暗能量。当时是总理的普京听完了这个项目汇报之后说我能不能问一个问题，暗能量这个东西有什么用？危险不危险？俄罗斯科学家一脸茫然。德国科学家则回答：总理您的问题极为深刻非常重要，如果100年前我们问爱因斯坦先生相对论有什么用，危险不危险，爱因斯坦先生的回答一定是不知道。今天我们对您的这个问题的答案也是不知道，但是过了100年我们回头来看相对论有没有用，危险不危险，我们已经知道了答案。每一部手机的GPS导航都离不开相对论，能量来源之一的核能也离不开相对论，用的不好也很危险。

“暗能量我们不知道，以后怎么有用，怎么危险也不知道。外尔费米子有什么用，有没有用，或者危险不危险，可能我们今天也不清楚，正是因为我们不知道，它是什么样，所以我们要来研究它，要来理解它。”