这是Sheldon的第47篇漫画，所有图片大约1.7MB
2017年7月21日，何庆林、王康隆和张首晟等几位物理学家在《科学》杂志撰文指出，他们在量子反常霍尔绝缘-超导结构中发现了
一维手征马约拉纳费米子模
的存在。他们还给这个发现起了一个神神道道的名字：“天使粒子”。
上面那句话里的每个字我都认识，连起来到底是什么意思呢？
其实，他们发现的并不是一种真实存在的粒子，而是通过
布置各种外部条件，让电子按照某一种特殊的方式运动
，让它看起来有点儿像一种新的粒子。说白了就是让狗熊承认自己是兔兔。
下面，我们来用13幅图逐一解释这个新闻的意思。
自然界的物质都是由基本粒子组成的。但是基本粒子太多了，物理学家数的眼睛都花了。
为了分清楚谁是谁，物理学家根据粒子的性格不同，将它们分成两大类。
有的粒子可以相互挤在一起也不抱怨，叫做玻色子。比如，光子就是一种玻色子。
有的粒子不喜欢扎堆，喜欢各走各的路，叫做费米子。比如，电子就是一种费米子。
每一种费米子都有它的反粒子
，比如电子的反粒子就是正电子。
反粒子除了质量之外，许多性质都跟它原来的粒子完全相反。比如，电子带负电，正电子就带正电。
反粒子不是拍脑袋想出来的，而是真实存在的东西。医院里检测癌细胞用的PET-CT的原理，就是探测癌细胞吸收的药物所发出的正电子。
1937年，一位年轻的物理学家马约拉纳提出，从数学上看，
有一种费米子，可以和它的反粒子完全等价
。它就是它自己的反粒子。
于是，这样的费米子就叫做
马约拉纳费米子
。这次实验中发现的新粒子就跟它有关。
在提出马约拉纳费米子后不久，马约拉纳本人就在一艘船上神秘的失踪了。在之后的几十年里，粒子物理学家也始终没有发现这种粒子。
有个笑话说，一群怪警察去森林里抓兔子，最后有一只奄奄一息的熊跟着他们走出来，边哭边说：“不要再打了，我就是兔子。”
由于粒子物理学家一直找不到马约拉纳费米子，凝聚态物理学家变自告奋勇地扮演起怪警察的角色，而被他们折磨的奄奄一息的熊，就是各种固体物质中的电子。
在粒子物理学家眼中，电子就是电子，只会按照一种确定的方程运动，没有什么花头可以玩。
但凝聚态物理学家城会玩！他们把温度降低到绝对零度附近，加上了电场、磁场，又改变固体的形状，再向固体掺入杂质，还把几种固体捏在一起。总之，就是使尽各种手段折磨电子。
由于
电子
受到各式各样的外力作用，再也不能自由自在地瞎胡跑了，只好根据周围的环境，
按照另一种完全不同的方式运动
。
比如，在BCS超导理论中，当温度低到绝对零度附近时，两个同性的电子突然抽风了。
它们“同性相吸”，配成了一对，变成了一种“准粒子”，运动起来就突然没有电阻了。你说奇怪不奇怪？
在何庆林、王康隆和张首晟等几位物理学家的实验中，他们把一种由
金
和
铌
组成的奇怪固体拍成薄片状，夹在另一种由
碲锑铋铬
组成的奇怪固体薄片中间（即
量子反常霍尔绝缘体
。当它与前面的薄片结合后，在一定条件下可变成
拓扑超导体
），降温到绝对零度附近，再加上电场和磁场。
结果发现，在这两个二维固体的
一维边界上
，电子突然开始按照一种特殊的方式转圈了。
这种特殊转圈方式背后的数学，和马约拉纳费米子的数学存在相似之处。
由于电子只能在这个边界上沿着一个方向转圈，而不是同时沿着两个方向转圈，这在物理学中叫做
手征性
。
又因为发现的这个粒子并不是真实存在的粒子，而是电子的一种
特殊运动模式
，所以，这个发现才叫作“
在量子反常霍尔绝缘-超导结构中发现了一维手征马约拉纳费米子模
的存在。”
物理学家为什么闲的没事要折磨电子呢？
因为你现在用手机、电脑做运算，本质上都是在操纵电子。
物理学家研究这种新型的操纵电子的方式，有助于将来发明一种比普通量子计算机抗干扰能力更强的
拓扑量子计算机
。
美指：牛猫
绘制：赏鉴
排版：胡豆
鸣谢：吴飙，程蒙，文小刚
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