2017年7月20日，著名物理學(xué)家張首晟及其研究團(tuán)隊(duì)召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì)，宣布他們?cè)诿绹?guó)的《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)。這個(gè)重要發(fā)現(xiàn)是：在整個(gè)物理學(xué)界歷經(jīng)80年的探索之后，他們終于發(fā)現(xiàn)了手性馬約拉納費(fèi)米子的存在——這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的粒子，被張首晟院士命名為“天使粒子”。
這里瞬間就出現(xiàn)了兩個(gè)物理學(xué)家的名字：“費(fèi)米”與“馬約拉納”。其中對(duì)于費(fèi)米大家都比較熟悉，他是實(shí)現(xiàn)人工核反應(yīng)堆（原子彈）的首席科學(xué)家，也是李政道先生在芝加哥大學(xué)讀博士時(shí)候的博士論文導(dǎo)師，那么，問(wèn)題來(lái)了——
誰(shuí)是馬約拉納？
假如你去一個(gè)海濱城市，在某個(gè)浪漫曖昧的夜晚，徐徐海風(fēng)吹拂之下，一些游輪餐廳也許會(huì)放著這樣的音樂(lè)，那是Rod Stewart 的《SAILING 》：
I am sailing， I am sailing ……cross the sea。
I am sailing stormy waters， ……
……
I am dying……
其實(shí)，這首歌是非常適合來(lái)描述馬約拉納這個(gè)人的呢。
事情還要從20世紀(jì)20年代中期說(shuō)起，那是在物理學(xué)的復(fù)興之路上的意大利，伽利略的物理學(xué)后裔費(fèi)米在意大利開(kāi)始經(jīng)營(yíng)他的新羅馬帝國(guó)。當(dāng)時(shí)， 費(fèi)米在羅馬大學(xué)組建了一個(gè)物理研究所，這個(gè)組里匯集了一批意大利當(dāng)時(shí)最優(yōu)秀的青年物理學(xué)家，21歲的帥哥馬約拉納也在這個(gè)研究組里。
馬約拉納
當(dāng)時(shí)他倆都是只有二十幾歲，夢(mèng)想都很大，說(shuō)話(huà)也很隨便。
馬約拉納說(shuō)：“每隔500年才有一個(gè)類(lèi)似阿基米德或牛頓這樣的科學(xué)家出現(xiàn)，而每隔100年就會(huì)有1至2個(gè)愛(ài)因斯坦和玻爾這樣的人出現(xiàn)。”
費(fèi)米說(shuō)：“那費(fèi)米是幾百年出一個(gè)？”
馬約拉納說(shuō)：“我們談的是愛(ài)因斯坦與玻爾……”
馬約拉納是一個(gè)很有天賦的物理學(xué)家，他的分析與計(jì)算能力對(duì)整個(gè)研究組的幫助很大。
只要有他在的地方，就沒(méi)有人會(huì)用計(jì)算尺和筆算。馬約拉納能夠口算出243的平方根乘以578的立方根等于多少這樣的數(shù)學(xué)題……費(fèi)米和他曾有過(guò)一場(chǎng)計(jì)算能力的PK，費(fèi)米用紙筆尺，馬約拉納只用腦子，然后比賽結(jié)果是平局……而眾所周知，費(fèi)米的計(jì)算能力也是非常強(qiáng)的：后來(lái)在美國(guó)爆炸原子彈的時(shí)候，他就站在很遠(yuǎn)之外，手里拿張紙，撕成碎紙片。原子彈的沖擊波來(lái)了，他把紙一扔，然后根據(jù)紙片被卷走的高度、速度和距離計(jì)算原子彈釋放的能量值。沖擊波走了，費(fèi)米就算出來(lái)了，而且計(jì)算出來(lái)的結(jié)果和精密儀器測(cè)試的結(jié)果不相上下……
馬約拉納對(duì)自己的研究工作自我要求很高，他很少發(fā)表研究成果，除非他本人覺(jué)得研究結(jié)論已經(jīng)無(wú)可挑剔。
一九二九年，費(fèi)米研究組的成員之一瑞薩緹（Franco Rasetti）在美國(guó)加州理工學(xué)院進(jìn)行訪問(wèn)研究時(shí)，測(cè)量了氮原子核的自旋數(shù)，其結(jié)果是“一”，這讓當(dāng)時(shí)的物理學(xué)家很費(fèi)解。馬約拉納立刻意識(shí)到原子核應(yīng)該是由帶正電的質(zhì)子和一種不帶電的、質(zhì)量與質(zhì)子相近且自旋亦為二分之一的粒子所組成。他把這種粒子叫做 “中性質(zhì)子”，也就是人們后來(lái)發(fā)現(xiàn)的中子。具體到氮原子核，其組成應(yīng)為七個(gè)質(zhì)子加七個(gè)“中性質(zhì)子”。他同時(shí)也意識(shí)到，為了使原子核不致因內(nèi)部的質(zhì)子們 “同性相斥”而分崩離析，核內(nèi)一定存在一種比電磁力強(qiáng)得多的相互作用力，他稱(chēng)之為“交換作用力”——這就是后來(lái)人們所說(shuō)的強(qiáng)相互作用力。不過(guò)可惜的是，馬約拉納這個(gè)人非常低調(diào)，甚至有些消極，他沒(méi)有發(fā)表這些結(jié)果。
幾個(gè)月后，俄國(guó)的一個(gè)名字叫伊萬(wàn)年科（Dmitri Ivanenko）的物理學(xué)家也認(rèn)識(shí)到了中子的存在，發(fā)表了相關(guān)的文章。費(fèi)米抱怨他坐失良機(jī)，，馬約拉納也僅僅只一笑置之——從這里也許可以看出馬約拉納是一個(gè)比較淡漠的青年，可能還有點(diǎn)抑郁，從這里倒可以解釋他具有某種先天的自殺傾向。
為什么叫“天使粒子”？
那么，這次張首晟他們發(fā)現(xiàn)的手性馬約拉納費(fèi)米子為什么取了一個(gè)名字叫“天使粒子”呢？
這里面可能有好幾個(gè)原因，蝌蚪君給大家來(lái)分析解讀一下：
首先，是因?yàn)轳R約拉納費(fèi)米子是很特殊的，一般的粒子都是既有正粒子又有反粒子，比如電子與正電子是不同的。但是，馬約拉納費(fèi)米子的特點(diǎn)是正粒子就是反粒子。所以，天使與魔鬼集成在同一個(gè)粒子身上了，因此取名叫天使粒子。不過(guò)，從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，這個(gè)粒子的取名也可以換成“魔鬼粒子”，意思也是一樣的——因此還需要其他理由。
其次，是因?yàn)橛幸粋€(gè)希格斯粒子被稱(chēng)為上帝粒子，于是，為了與上帝對(duì)應(yīng)，現(xiàn)在搞出了一個(gè)天使粒子。
最后，有可能是因?yàn)轳R約拉納本身就是一個(gè)折翼的天使。