我国物理学,单点已突进(发现)
首次观测到具有“手性”的电子,但远未走到实际应用
方忠的办公室布置得很简单:一张书桌,一个书柜,一排沙发,最引人注目的是墙上一面写满了公式和推导过程的黑板。“这里面也有外尔费米子研究的相关内容”,方忠说,“当初建物理所大楼时征求意见,我说展板可以少一些,但黑板一定要到处都有,让研究者能随时随地把灵感记录下来。”
什么是外尔费米子?这项研究到底关于什么?方忠说,这得从对称性讲起。
我们生活的世界充满对称性,微观世界的基本粒子也不例外。对称中有一种叫手性对称,通俗地讲,左手和右手不一样,但相向而对可以重叠,左手性和右手性是两种不同的而又对称的状态。分子结构也有手性,左手旋和右手旋的分子可以具有完全不同的功能。那么微观世界的粒子是否也有手性呢?
方忠介绍,组成世界的粒子有两种,一种是费米子,存在于实物世界,一种是玻色子,传递相互作用,比如电磁波。电子就是一种费米子。一直以来,科学家认为电子无法区分手性,这导致电子产生有效质量。因此,日常生活中的电子都是有质量的。“这就好比一个大市场,人在里面运动时遇到障碍物会拐弯,消耗能量,电子就像市场里的人,消耗能量产生了电阻。假如能设计出一种方式,把左手性和右手性的电子分开,相当于给市场里的人设计了一条高速公路,碰撞的可能性会低很多。”
1929年,德国科学家赫尔曼·外尔提出,电子可以分左右手性,但80多年来一直无人观测到。如何分开电子?“我们的团队找到了一种材料印证外尔的论述,相当于第一次观测到左手性和右手性的电子能够分开。”方忠说,“这是基础物理研究领域的进步。”
研究的过程并不一帆风顺,最难的是找到合适的材料实现电子手性的分离。“世界上的材料成千上万,找到合适的材料就好像大海捞针,首先需要定位在哪里捞,这样能缩小范围,成功概率也会大很多,定位需要长期的积累与探索。”方忠说。
他们的研究引来了很多媒体关注,不少文章称,未来这项技术的应用能够让智能手机实现一年只充一次电。对这种解读,方忠并不赞同。他认为,这项研究还只是基础领域的探索,最关键的是丰富了知识,远未到达实际应用的一步,“我们也尚未考虑实际应用,研究的重要性可能体现在很多年以后。如果真的要有预期,就是未来可能用来实现低能耗的电子器件,当然这是我们美好的憧憬。”
上一页下一页
- 凌晨4点!全程高能!2020-08-18
- 李克强:我们不会让经济运行滑出合理的区间2019-03-16
- 全国人大代表阎志建议:拐卖儿童最低刑期由52019-03-15
- 40年,“隐退”与“出山”之间,他如何一次次2018-12-12
|
|
|
|