当前位置:首页 >> 基金要闻 >> 资助成果

 

    中国科学家首次观测到三重简并费米子

    日期 2017-07-21   来源:数学物理科学部   作者:倪培根 张守著  【 】   【打印】   【关闭

    图. 固体材料中实验发现的三种费米子:四重简并的狄拉克费米子(左)、两重简并的外尔费米子(中)、三重简并的新型费米子(右)。

      在国家自然科学基金项目(项目编号:11622435,11474330,11422428,11674369,11474340,11674371,11234014)等资助下,中国科学院物理研究所(简称物理所)/北京凝聚态物理国家实验室(筹)的科研团队在拓扑物态研究领域取得了重大突破,首次观测到三重简并费米子,为固体材料中电子拓扑态研究开辟了新的方向。这一研究成果以“Observation of three-component fermions in the topological semimetal molybdenum phosphide”(拓扑半金属磷化钼中观测到三重简并费米子)为题,于2017年6月19日在线发表在Nature上。论文链接:http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature22390.html。

      组成宇宙的基本粒子可分为玻色子和费米子。现有的理论认为宇宙中可能存在三种类型的费米子,即狄拉克(Dirac)费米子、外尔(Weyl)费米子和马约拉纳(Majorana)费米子,它们分别被三个基本方程所定义。固体中电子的集体激发产生的准粒子也可以用这些基本方程来描述,也就是说在固体中也存在类似的费米子,因此可以把准粒子所处的固体材料类比成真实粒子所处的宇宙,这样的“固体宇宙”与具有时空连续性的真实宇宙空间不同,只满足不连续的分立空间对称性,可能导致传统理论中所没有的新型费米子。寻找新型费米子是近年来拓扑物态领域一个具有挑战性的前沿科学问题,也是该领域国际竞争的焦点之一。2016年4月,物理所翁红明、方辰、戴希、方忠预言在一类具有碳化钨晶体结构的材料中存在三重简并的电子态,其准粒子就是三重简并费米子,是不同于四重简并的狄拉克费米子和两重简并的外尔费米子的新型费米子。物理所石友国指导博士生冯子力迅速制备出碳化钨家族中的MoP(磷化钼)单晶样品,丁洪和钱天指导博士生吕佰晴,在上海光源“梦之线”和瑞士保罗谢勒研究所经过几个月的实验测量,成功解析出MoP的电子结构,观测到其中的三重简并点,与翁红明指导博士生许秋楠的计算结果高度吻合,首次实验证实突破传统分类的三重简并费米子。

      “固体宇宙”中新型粒子的研究刚刚开始,这一研究成果对促进人们认识电子拓扑物态,发现新奇物理现象,开发新型电子器件,以及深入理解基本粒子性质都具有重要的意义。




版权所有:国家自然科学基金委员会 京ICP备05002826号 文保网安备1101080035号