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gy_xmc2015銅蟲(chóng) (小有名氣)
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[交流]
賈金鋒觀點(diǎn)文章：在拓?fù)浣^緣體中創(chuàng)建Majorana費(fèi)米子 已有1人參與
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在拓?fù)浣^緣體中創(chuàng)建Majorana費(fèi)米子 http://nsr.oxfordjournals.org/content/1/1/36.full http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/20146414525756233334.shtm Majorana費(fèi)米子這一概念最初是于1937年，在粒子物理學(xué)領(lǐng)域?yàn)榱嗣枋雠c自身的反粒子同體的一類費(fèi)米子而提出來(lái)的。但至今，尚未有嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明某個(gè)實(shí)體粒子是Majorana費(fèi)米子。在凝聚態(tài)物理學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中，存在著許多準(zhǔn)粒子，當(dāng)中的某些可視為粒子與反粒子。在特定的條件下，這些互為正反的準(zhǔn)粒子由于具有完全一樣的自旋以及零電荷和零能量，從而符合描述Majorana費(fèi)米子的方程。而且，成為Majorana費(fèi)米子的準(zhǔn)粒子由于具有非阿貝爾的統(tǒng)計(jì)特性，而且對(duì)去相干具有極強(qiáng)的抵抗性，所以很適合用于量子計(jì)算，從而在近年引起了廣泛的研究熱潮。 比如，超導(dǎo)體的超導(dǎo)能隙當(dāng)中的對(duì)稱能級(jí)處的電子激發(fā)態(tài)與空穴激發(fā)態(tài)，就可視為一對(duì)正反準(zhǔn)粒子，它們?cè)谫M(fèi)米面處的同權(quán)疊加態(tài)，就可構(gòu)建出Majorana費(fèi)米子。不過(guò)，一般的超導(dǎo)體由于其庫(kù)珀對(duì)的軌道角動(dòng)量多為零（s波超導(dǎo)體），所以是無(wú)法在費(fèi)米能級(jí)處形成零能量的電子與空穴的同權(quán)疊加態(tài)。只有在一些特殊的超導(dǎo)體當(dāng)中，庫(kù)珀對(duì)的軌道角動(dòng)量為1的時(shí)候（p波超導(dǎo)體），才能構(gòu)建出符合Majorana費(fèi)米子特性的準(zhǔn)粒子。但p波超導(dǎo)體材料并不多見(jiàn)。有理論科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，將s波超導(dǎo)體放到拓?fù)浣^緣體表面，由于該表面態(tài)電子的自旋與角動(dòng)量是藕合在一起的，所以通過(guò)近鄰效應(yīng)引入到該表面的庫(kù)珀對(duì)就可形成類似于p波的配對(duì)形態(tài)，從而在特定條件下（比如外加磁場(chǎng)下的vortex中心部），構(gòu)建出Majorana費(fèi)米子。 近年來(lái)這方面的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展非常迅速。比如中科院物理所呂力研究員團(tuán)隊(duì)，就率先在拓?fù)浣^緣體的表面探測(cè)到了因近鄰效應(yīng)而引入的超導(dǎo)特性。上海交大賈金鋒教授的團(tuán)隊(duì)與合作者一起，則率先在s波超導(dǎo)體的表面生長(zhǎng)出了高質(zhì)量的拓?fù)浣^緣體（TI/sSC異質(zhì)結(jié)），并且從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了拓?fù)浔砻鎽B(tài)與超導(dǎo)態(tài)的共存，最近，該研究團(tuán)隊(duì)還成功的在該TI/sSC異質(zhì)結(jié)表面觀測(cè)到了磁場(chǎng)下的vortex，并在vortex中心部檢測(cè)到了包括Majorana費(fèi)米子在內(nèi)的bound states和Majorana費(fèi)米子存在的跡象。而清華大學(xué)薛其坤教授的研究團(tuán)隊(duì)與周樹(shù)云教授合作，將高質(zhì)量的拓?fù)浣^緣體薄膜生長(zhǎng)到了高溫超導(dǎo)體的表面，并觀測(cè)到了拓?fù)浔砻鎽B(tài)的超導(dǎo)能隙，從而為探測(cè)Majorana費(fèi)米子創(chuàng)造了更為有利的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。Majorana費(fèi)米子探測(cè)到工作方興未艾，相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)人們能夠捕捉到這種神秘的粒子。 由上海交通大學(xué)劉燦華、賈金鋒教授共同撰寫(xiě)的觀點(diǎn)文章“在拓?fù)浣^緣體中創(chuàng)建Majorana費(fèi)米子”已在《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》創(chuàng)刊號(hào)發(fā)表。這篇簡(jiǎn)要介紹了Majorana費(fèi)米子在凝聚態(tài)物理學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中的概念、特性和存在形式，并展望了如何在拓?fù)浣^緣體的表面創(chuàng)建Majorana費(fèi)米子及通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以探測(cè)的研究現(xiàn)狀及科研前景。 |
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2016-01-13 13:39:45, 247.61 K
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2樓2017-12-30 03:12:44
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