探索凝聚态中的马约拉纳粒子专题编者按

摘要

年轻的意大利理论物理学家马约拉纳在1937年研究狄拉克方程时,发现了一种奇异的粒子,其反粒子即其粒子本身.这种奇异粒子被后人称为马约拉纳粒子.在已知的基本粒子世界,除了中微子,都不是马约拉纳粒子(Majorana),而中微子是否是马约拉纳粒子尚待实验检测.最近以来,探索马约拉纳粒子的热点转移到了凝聚态.凝聚态体系由许多原子或电子、离子组成.虽然构成体系的粒子本身不是马约拉纳粒子,但其低能下演生的准粒子可以有全新的性质.比如在Kitaev的一维超导链上,一个电子可被分拆为束缚在链两端的两个马约拉纳粒子,称为马约拉纳零能模.又比如,张首晟和他合作者在理论上阐示的,在一定条件下量子反常霍尔效应的狄拉克手征边界态可以一分为二,实现在空间分离的两个手征马约拉纳粒子边界态.凝聚态中发现马约拉纳粒子将对基础物理有极其重要的意义,类比于在分数量子霍尔效应发现三分之一的电荷及任意子的统计.