据有关新闻报道 7月21日凌晨，张首晟及其团队在美国科学杂志上发表了一项重大发现：在整个物理学界历经80年的探索之后，他们终于发现了手性Majorana费米子的存在。
这一发现，验证了由意大利理论物理学家Ettore Majorana在80年前提出的预测——存在一类没有反粒子的粒子。同时也证明了存在一种比量子还小的单位，这将对现在的量子理论带来巨大的改变。
张首晟将这一新发现称为“天使粒子”。普通群众可能暂时难以理解这一发现，但是对基础物理界来说，这或将开启一个新的时代。
80年漫长的寻觅
1928年，英国理论物理学家保罗·狄拉克（Paul Adrie Maurice Dirac）提出了著名的狄拉克方程式。这一发现，从理念上预言了正电子的存在，狄拉克提出：宇宙中每一个基本粒子必然有相对应的反粒子。
狄拉克和刻在他墓碑上的方程
我们似乎生活在一个充满正反对立的世界。比如有正数必有负数，有存款必有负债，有阴必有阳，有善必有恶，有天使必有恶魔。”
但是，在1937年，也就是整整80年前，Ettore Majorana做出这样一个大胆的猜测：会不会有一类没有反粒子的粒子，或者说它们自身就是自己的反粒子。这个粒子被后来的物理学界称之为Majorana费米子，并和希格斯波色子、引力子、磁单极、暗物质等一起被视为人类最为梦寐以求的神秘粒子。
从那开始，寻找这一神奇粒子也就成了物理学中许多领域研究工作的崇高目标。
在物理学里，存在两大分支，分别是粒子物理和凝聚态物理。
在张首晟所研究的凝聚态物理中，Majorana费米子有可能作为某些新奇量子基态上的准粒子或元激发而存在。
在2010年到2015年之间，张首晟与其团队连续发表三篇论文，精准预言了在哪里能够找到Majorana费米子，继而指出哪些实验信号能够作为铁证如山的证据。
他们预言手性Majorana费米子存在于一种由量子反常霍尔效应薄膜和普通超导体薄膜组成的混合器件中。
张首晟团队搜寻手性Majorana费米子的实验平台
根据这一理论预言，来自UCLA（由何庆林、王康隆教授领导）和UC Irvine（由夏晶教授领导）的两个实验团队与张首晟教授的理论团队紧密合作，最终在所提出的器件中实验上发现了手性Majorana费米子。
发现手性Majorana费米子
他们在通常的整数量子平台之外，探测到了张首晟团队预言的半整数量子平台。随后的强磁场实验与三端电阻测量进而有力的排除了其他可能的实验噪声与假象。
基础物理与应用的“双突破”
张首晟将发现的手性Majorana费米子称为天使粒子，这一灵感来自于小说《天使与魔鬼》。在Dan Brown的这部小说中，正反粒子的碰撞会将所有质量以能量的形式释放出，从而湮灭整个世界。
而天使粒子的发现，就好像发现了一个完美的世界，这里只有天使，没有魔鬼。
天使粒子最重要的意义是改变了基础物理，因为它改变了人们一直认知的正反对立的世界观。
任何科学的发现，都是站在巨人的肩膀上。张首晟表示，天使粒子的发现，也是建立在量子反常霍尔效应以及拓扑绝缘体的基础上。
不仅如此，不同于其他基本科学从发现到技术应用往往需要多年时间，天使粒子已经可以看到其实际应用的前景。
量子世界本质上是并行的，一个量子粒子能够同时穿过两个狭缝。所以量子计算机能够进行高度并行的量子计算，远比经典计算机有效。
Majorana费米子能够用于构造稳固的拓扑量子计算机，使得有效的量子计算成为可能。
张首晟表示，原先大家已经认为量子是最小的单位，而天使粒子使得一个量子单位可以拆为两半，让量子变得更稳定。
现在，这项科学已经可以开始应用。“谷歌和微软已经提供了支持，未来，在国内也会开始进行应用。”张首晟说。
项目负责人张首晟——获得诺奖只是时间问题
几天前，张首晟回到北京为其恩师杨振宁庆祝95岁寿辰。
1963年出生的张首晟，17岁便前往德国柏林自由大学学习。他学的是理论物理专业，这也是杨振宁的专业。
1987年张首晟博士毕业时与杨振宁的合影
但是当他师从杨振宁时，杨振宁却鼓励张首晟去研究凝聚态物理。杨振宁认为他自己所处的领域要想有所突破已经很难，而凝聚态物理刚刚兴起，发展很快。
最后，张首晟在杨振宁的指导下，开始在凝聚态领域工作。
张首晟2012年获得狄拉克奖
接下来，1996年，年仅33岁的张首晟被评为斯坦福大学终身教授。随后，凭借拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应两项理论的发现，张首晟于2010年获得欧洲物理奖；2012年获得美国奥利弗巴克利奖和狄拉克奖；2014年获得美国富兰克林奖。
张首晟多年被汤森路透预测会得到诺贝尔奖，杨振宁则评价“他获得诺贝尔奖只是时间问题”。不知道天使粒子的发现，是否能让张首晟众望所归。
