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技術(shù)導(dǎo)航天下【科技在線】 近日,在張首晟、何慶林、寇煦豐、王康隆等4位華人科學(xué)家的帶領(lǐng)下,中美科研團(tuán)隊實現(xiàn)了物理學(xué)里的重大突破:找到了正反同體的 天使粒子 手性馬約拉那費米子模。國際物理學(xué)界追尋馬約拉那費米子已有80年。 研究成果發(fā)布在《科學(xué)》雜志上后,論文通訊作者之一、美國斯坦福大學(xué)教授張首晟成為媒體關(guān)注的焦點。有媒體文案認(rèn)為,張首晟在物理學(xué)取得的成就,足以為他贏得諾貝爾獎,獲獎只是時間問題。對比這樣的觀點,張首晟在接受電話專訪時進(jìn)行了回應(yīng): 我在國內(nèi)從業(yè)了很長期,也和國內(nèi)媒體、科學(xué)界有過很多的接觸。我現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象,一旦有重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn),始終會聽到兩個問題。第一個問題是這個科學(xué)發(fā)現(xiàn)到底有沒有用,第二問題是這個科學(xué)發(fā)現(xiàn)能不能得諾獎。我覺得這兩個問題問得都不恰當(dāng),也是不合適的。 54歲的張首晟說,自己的偶像是愛因斯坦,而翻看愛因斯坦獲得諾貝爾獎的經(jīng)歷可以發(fā)現(xiàn),愛因斯坦是在解釋光電效應(yīng)18年后才獲得諾貝爾獎的。 如果外界整天只想問科學(xué)家這兩個問題,而他們也認(rèn)為這是科學(xué)動力的話,我想絕很多人會對這個結(jié)果失望的。 張首晟告訴澎湃信息。 現(xiàn)在,張首晟除了擔(dān)任斯坦福大學(xué)教授外,還成立了投資企業(yè),其創(chuàng)立的丹華資本已經(jīng)在美國、中國進(jìn)行投資。 天使粒子 以及 馬約拉納費米子 要解釋張首晟團(tuán)隊這次的發(fā)現(xiàn),首先得追溯到1928年。當(dāng)時,物理學(xué)家保羅 狄拉克(paul dirac)做出了一個驚人的預(yù)測:宇宙中的各個基本粒子都有一個與其對應(yīng)的反粒子 電荷相反的 雙胞胎 。當(dāng)粒子與反粒子相遇時,它們會湮滅,并且釋放出一股能量。這一預(yù)測隨后被實驗說明。 接著時間推進(jìn)到1937年,意大利理論物理學(xué)家埃托雷 馬約拉納(ettore majorana)在他的論文中提供了另一種預(yù)測:在一類被稱為 費米子 的粒子(包括了質(zhì)子、中子、電子、中微子和夸克)中,應(yīng)該有一點粒子,自己就是自己的反粒子,并可以用一個波動方程來描述。不過可惜的是,馬約拉納在做出這一預(yù)測后,自己也神秘消失了。至此,人類也踏上了尋找這一神奇粒子的漫長過程。 馬約拉納 雖然聚集態(tài)物理實驗通常無法直接觀測到真正的 基本粒子 ,但實驗中產(chǎn)生的特定現(xiàn)象,符合 基本粒子 的特征表現(xiàn),可以說是很重要的 準(zhǔn)粒子 。張首晟團(tuán)隊這次在拓?fù)浣^緣體和超導(dǎo)體組成的系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的手性馬約拉納費米子,就符合馬約拉納費米子的波動方程,能有力證實這種 天使粒子 的存在。 在張首晟的團(tuán)隊之前,也有多個科研團(tuán)隊在尋找 馬約拉納費米子模 ,其中就包括上海交通大學(xué)教授賈金鋒團(tuán)隊。年6月,國際物理學(xué)刊物《物理評論快報》(physical review letters)在線發(fā)表了賈金鋒教授及其合作者的論文。論文中,賈金鋒團(tuán)隊通過巧妙的實驗設(shè)計,率先觀測到了在渦旋中的馬約拉納費米子的蹤跡。 那么這次,張首晟團(tuán)隊的研究與之前的一點科學(xué)探索又有那些不同? 我們這次的發(fā)現(xiàn)是和以前的零能模不一樣,我們發(fā)現(xiàn)的粒子, 它既是一個波也會動,是真正滿足馬約拉納波動方程的粒子。 張首晟告訴澎湃信息。 闡述各自實驗的不同前,或許大家需要對觀測 馬約拉納費米子 有個判據(jù),即在什么樣的條件下,才算是成功觀測到 馬約拉納費米子 。麻省理工學(xué)院物理學(xué)教授李雅達(dá)提出了一個評判標(biāo)準(zhǔn):在實驗中,需要測到奇數(shù)個馬約拉納零能模;同時微分電導(dǎo)應(yīng)達(dá)到量化值。 依據(jù)這個實驗判據(jù),張首晟認(rèn)為: 如果是用100分來表示李雅達(dá)判據(jù)的話,那么以前的實驗做到了1-10分,但我們團(tuán)隊做到了99-100分。 11年3次預(yù)言正確,這是我輝煌的11年 都說任何科學(xué)成就都不是一蹴而就的,據(jù)張首晟介紹,這次能完成找到 馬約拉納費米子 ,自己用時11年。 11年其實不算長,但我們?nèi)晤A(yù)言成功。這個在我的人生當(dāng)中,以后回憶或許是輝煌的11年。 張首晟說。 張首晟團(tuán)隊搜尋手性majorana費米子的實驗平臺 在采訪中,張首晟把自己的研究比作做蛋糕。這個 蛋糕 在2006年就開始做了,也就是張首晟的 成名作 拓?fù)浣^緣體。2007年,德國的實驗小組在拓?fù)浣^緣體中驗證了張首晟所預(yù)言的量子自旋霍爾效應(yīng)。 到了2008年的時候,張首晟的理論小組就想 把蛋糕做得更好一些 ,準(zhǔn)備在里面放一點 草莓 。這些 草莓 是一點磁性材料。當(dāng)時他們預(yù)言拓?fù)浣^緣體加入磁性材料后,會觀測到量子反?;魻栃?yīng)。年,清華大學(xué)薛其坤教授驗證顯示,果然如此。 年,張首晟團(tuán)隊又在蛋糕里面,加了一點 奶油 ,而奶油就是超導(dǎo)體。 我們的理論當(dāng)時就是預(yù)測說你做出了蛋糕,加了草莓,加了奶油后,就會發(fā)現(xiàn)手性馬約拉納費米子。蛋糕從上面看是一個二維的,它有個邊緣。那馬約拉納費米子出現(xiàn)時只會順時針走, 不會逆時針走。它既是粒子,也是波,在這個意義下它就是手性馬約拉納費米子。 張首晟說。終的實驗結(jié)果也沒讓張首晟失望。 在11年的科學(xué)探索中,張首晟曾在年無限接近諾貝爾物理學(xué)獎。當(dāng)時,湯森路透給出的物理學(xué)獎熱門人物就有張首晟??上?,張首晟與那年的諾貝爾獎擦肩而過。 我覺得當(dāng)時的預(yù)測是客觀拆析,但和我主觀意識其實沒有很大聯(lián)系。對我自己個體來講,就不應(yīng)該做這樣的預(yù)測。我可以非??隙ǖ母嬖V你,得不得諾獎對我來講不那么重要。如果一個科學(xué)家整天想著得獎的事件,我覺得他不會有很大的成就,而且每天都會過的非常漫長。但如果你把科學(xué)探索想成一個探險,把大自然想成一個藝術(shù)品,你的預(yù)言,大自然居然都幫你實現(xiàn)了,那你每天都會過得非常享受。 張首晟告訴澎湃信息(thepaper)。 投資人與學(xué)術(shù)研究 或許是受斯坦福大學(xué)濃厚的創(chuàng)業(yè)氣氛影響,年9月,張首晟與自己的學(xué)生谷安佳一起,創(chuàng)立了丹華資本(danhua capital)。據(jù)張首晟介紹, 丹 取之于斯坦福, 華 取之于中華,意在成為中國連接世界革新創(chuàng)業(yè)的發(fā)源地 斯坦福大學(xué)和硅谷的高速橋梁。以斯坦福和硅谷為核心,丹華資本專注于投資美國具顛覆性和影響很大的科技成果和商業(yè)革新。根據(jù)pitchbook的資料顯示,丹華資本的投資組合中的 獨角獸 已有9個。 目前,丹華資本在斯坦福附近有2期美元基金,北京也有1期10億元的人民幣基金。 張首晟說。盡管成立才4年,根據(jù)crunchbase資料,丹華資本已經(jīng)對58家企業(yè)進(jìn)行了77筆投資。 在眾多的投資行業(yè)中,張首晟告訴澎湃信息,自己非??春萌斯ぶ悄茉诖怪毙袠I(yè)里的快速發(fā)展?jié)摿?。在其投資的企業(yè)中有做自動駕駛的auto-x,也有做利用人工智能算法防止金融數(shù)據(jù)詐騙的企業(yè),以及利用大數(shù)據(jù)發(fā)掘開發(fā)更好的教育產(chǎn)品的企業(yè)。 在選擇企業(yè)時,我會更看重所在行業(yè)的技術(shù)是否前沿,以及這個企業(yè)團(tuán)隊是不是有快速學(xué)習(xí)的能力?,F(xiàn)在,多個投資都是我后拍板決策。 張首晟說。 一邊是做學(xué)術(shù)研究,一邊是做投資。對于這樣的雙重身份,張首晟樂在其中。他告訴澎湃信息(thepaper),雖然自己的偶像是愛因斯坦,但他也想成為達(dá) 芬奇、富蘭克林這樣的人。

我認(rèn)為達(dá)芬奇和富蘭克林看到了科學(xué)家的不同方向。 他們不僅有偉大的科學(xué)研究,而且在藝術(shù)、商業(yè)乃至政治上也取得了自己的成果。 張首晟說。

標(biāo)題:“張首晟談天使粒子,問科學(xué)發(fā)現(xiàn)有無用能不能得獎不合適”

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