首先，天使粒子在學術上的稱謂是“手性馬約拉納費米子”，不過，與壹般的電子或者質子不同的是， 華裔科學家張首晟等實驗組發現的“天使粒子”本質上不是壹個真的粒子，而是壹種在凝聚態物理中出現的“準粒子”。這有點像什麽呢？如果說真的粒子是“股票”，那麽準粒子有點像“股指期貨”——那是壹種抽象的金融衍生品。
那麽，這次張首晟他們發現的手性馬約拉納費米子為什麽取了壹個名字叫“天使粒子”呢？這個我 給大家來分析解讀壹下，不壹定對，畢竟我不是張首晟老師，他到底怎麽想的我只能靠猜靠分析了：
首先，是因為這個手性馬約拉納費米子是很特殊的，從粒子物理的dirac方程可以看出來，壹般的粒子都是既有正粒子又有反粒子，比如電子與正電子不是同壹種粒子，而是兩種粒子——這就好像我們的手掌，既有左手又有右手，左手不等於右手。但是，這次發現的手性馬約拉納費米子的特點是正粒子就是反粒子，也就是說，這個粒子就好像壹種外星人，只有壹只手——妳說是左手還是右手？所以，按照西方人的思維習慣，壹般用“天使與魔鬼”來比喻，那麽現在是天使與魔鬼集成在同壹個粒子身上了，因此被取名叫天使粒子。
其次，是因為2012年發現壹個重要的基本粒子，那就是希格斯粒子，希格斯粒子被稱為上帝粒子。現在，也許為了與上帝對應，突出其發現的重要性，所以取名“天使粒子”。
還有，張首晟是著名的天使投資人，丹華資本就是他主管的。天使這個詞匯對他來說應該是最親切的。
最後，有可能是因為物理學家馬約拉納本身就是壹個折翼的天使——死得早，年輕的時候就失蹤了，成為物理學的謎，這個粒子本來就叫做“手性馬約拉納費米子”嘛。
正負、陰陽、善惡……這個世界仿佛充滿正反對立。英國物理學家保羅·狄拉克1928年預言，每壹個基本粒子都有對應的反粒子。幾年後，科學家在宇宙射線中發現了電子的反粒子正電子，驗證了這壹預言。1937年，意大利物理學家埃托雷·馬約拉納預言，自然界中可能存在壹類特殊的粒子，它們的反粒子就是自身，這種正反同體的粒子被稱為馬約拉納費米子。
不過，馬約拉納費米子存在的證據壹直未被發現，它和中微子、希格斯—玻色子等壹起，成為理論早有預言但長期無法驗證的粒子。如今，張首晟團隊終於找到了它存在的證據。
在尋找“天使粒子”的過程中，張首晟領導的理論團隊預言了通過怎樣的實驗平臺能夠找到馬約拉納費米子，哪些實驗信號能夠作為證據；加利福尼亞大學洛杉磯分校的何慶林、王康隆以及歐文分校的夏晶領導的實驗團隊與理論團隊密切合作，在實驗中發現了被稱為手性馬約拉納費米子的壹類最基本馬約拉納費米子。中國的復旦大學和上海 科技 大學對實驗也有貢獻。
按照理論團隊預言，研究人員搭建了壹個將普通超導體薄膜置於量子反常霍爾效應薄膜（即磁性拓撲絕緣體）之上的混合器件。施加低強度外磁場後，研究人員測量到了半整數量子平臺，這成為手性馬約拉納費米子存在的實驗證據。
張首晟解釋說，在以往的量子反常霍爾效應實驗中，隨著調節外磁場，會出現整數量子平臺。這是通常的粒子行為。馬約拉納費米子沒有反粒子，相當於半個傳統粒子，因此當把普通超導體置於量子反常霍爾效應薄膜之上時，在通常的整數量子平臺之外，會新出現半整數量子平臺。
由4位華人科學家領銜的科研團隊終於找到了正反同體的“天使粒子”——馬約拉那費米子，從而結束了國際物理學界對這壹神秘粒子長達80年的漫長追尋。
相關論文發表在今天出版的《科學》雜誌上。該成果由加利福尼亞大學洛杉磯分校王康隆課題組和美國斯坦福大學教授張首晟課題組、上海 科技 大學寇煦豐課題組等多個團隊***同完成，通訊作者為何慶林、寇煦豐、張首晟、王康隆，均為華人科學家。
今天，科學雜誌發表了張首晟教授及其合作者的壹篇論文。這個工作體現了理論與實驗的很好結合。張老師是此項工作的理論負責人，實驗團隊根據張老師的理論方案，在二維反常量子霍爾效應絕緣體（即磁性拓撲絕緣體）與超導體的壹維界面，發現導電性質表明電子的集體行為表現出馬約拉納費米子的行為。
歸根到底，這是固體材料中的電子的行為。但是，大量電子在固體的環境（原子核陣列以及外部條件比如磁場所形成的復雜勢能）以及它們自己之間的相互作用下，可以簡潔地用所謂“準粒子”來描述，也就是說這裏的大量電子的表現就像在最低能量的狀態基礎上，激發出大量“準粒子”。為了強調這些“準粒子”是在新的層次上演生出來，而它們在其所在的環境中就類似我們的宇宙中的基本粒子，我們還可以稱它們為“演生粒子”。
現在，張老師及其合作者在某個特定固體環境中，找到了類似馬約拉拉納費米子的演生粒子。所謂“找到”，是說導電行為必須要用馬約拉納費米子來解釋。他們發現的馬約拉納費米子是在二維磁性拓撲絕緣體與超導體的壹維邊界，這導致它是手征性的，也就是說沿著壹個方向跑。
費米子是這樣壹種量子粒子。在同壹個系統中，同種費米子的狀態（考慮所有的的指標）必須各不相同。電子（不管是在自由空間中還是在固體材料中）就是費米子。馬約拉納費米子是這樣壹種特殊的費米子，即它的反粒子是它自己。 反粒子可以如下定義：產生壹個反粒子，相當於消滅壹個與之很多性質（動量、角動量、電荷等等）相反的粒子。反之亦然，正反粒子是相對的。宇宙自由空間中還沒有發現馬約拉納費米子，中微子有可能是，也有可能不是，答案還不知道。
張老師將馬約拉納費米子稱為天使粒子，因為他註意到小說《天使和魔鬼》中，正反粒子湮滅，世界消失，而馬約拉納費米子可以比喻為，這裏只有天使，沒有魔鬼。
根據粒子物理的定義，物質由費米子和玻色子兩種基本粒子組成，費米子是構成物質的原材料（如輕子中的電子、組成質子和中子的誇克、中微子）；玻色子是傳遞作用力的粒子（光子、介子、膠子、W和Z玻色子）。
位列神秘粒子名單的Majorana費米子是費米子的壹種，其獨特之處在於， 它是壹個沒有反粒子，或者說反粒子就是其自身的粒子。
手性Majorana費米子的發現為持續了整整80年對這壹神秘粒子的搜索畫上了圓滿的句號。類比Dan Brown描述正反粒子湮滅爆炸的小說《天使與魔鬼》，張首晟提出這壹新發現的手性Majorana費米子應該稱為天使粒子：我們發現了壹個完美的世界，那裏只有天使，沒有魔鬼。
意義在於：
Majorana費米子被發現，將從哲學層面對挑戰人類對現有世界的認知，即世界不完全是正反對立的，有陰不壹定有陽，有天使不壹定有魔鬼。除此之外，這壹發現還具有更加現實的意義——在固體中實現拓撲量子計算將成為可能。
在張首晟看來，天使粒子的發現 “非常非常神奇，這意味著壹個量子比特可以拆成兩個，對整個量子物理有根本的改變。”
等了80年 天使粒子現身
1928年，英國物理學家保羅·狄拉克預言，每壹個基本粒子都有對應的反粒子。幾年後，科學家在宇宙射線中發現了電子的反粒子正電子，驗證了這壹預言。
1937年，意大利物理學家埃托雷·馬約拉納預言，自然界中可能存在壹類特殊的粒子，它們的反粒子就是自身，這種正反同體的粒子被稱為馬約拉納費米子。
正負、陰陽、善惡……這個世界仿佛充滿正反對立。
不過，馬約拉納費米子存在的證據壹直未被發現，它和中微子、希格斯—玻色子等壹起，成為理論早有預言但長期無法驗證的粒子。如今，華人科學家領銜的科研團隊終於找到了它存在的證據。
神秘的正反同體粒子
在以往的量子反常霍爾效應實驗中，隨著調節外磁場，會出現整數量子平臺。這是通常的粒子行為。馬約拉納費米子沒有反粒子，相當於半個傳統粒子，因此當把普通超導體置於量子反常霍爾效應薄膜之上時，在通常的整數量子平臺之外，會新出現半整數量子平臺。
為此，研究人員搭建了壹個將普通超導體薄膜置於量子反常霍爾效應薄膜（即磁性拓撲絕緣體）之上的混合器件。施加低強度外磁場後，研究人員測量到了半整數量子平臺，這成為手性馬約拉納費米子存在的實驗證據。
根據愛因斯坦的質能轉換公式，當壹個粒子遇上其反粒子就會發生湮滅，並釋放能量。所以，科研團隊把他們發現的馬約拉納費米子稱為“天使粒子”。
在尋找“天使粒子”的過程中，華裔科學家的理論團隊預言了通過怎樣的實驗平臺能夠找到馬約拉納費米子，哪些實驗信號能夠作為證據；實驗團隊與理論團隊密切合作，最終發現了手性馬約拉那費米子，為持續了整整80年的科學 探索 畫上了圓滿的句號。對此，中國的復旦大學和上海 科技 大學對實驗也有貢獻。
帶來的量子計算時代，讓人期待
發現馬約拉納費米子存在，對於建造穩定的量子計算機具有什麽現實意義呢？
目前看來，最大的用途之壹，就是未來能幫助中國建造更穩定領先世界的量子計算機！量子計算機是壹種具有超快的並行計算和模擬能力的計算機。它的運算能力將提升數萬倍。
普通計算機只能按照時間順序壹個個地解決問題，而量子計算機卻可以同時解決多個問題。這種超快速度可能徹底改變所有行業。例如精準到秒的天氣預報，可預見的交通路況，新型藥劑成分的構造 探索 ，外太空 探索 ，人工智能與自動化等壹切目前計算機需要通過窮舉法逐壹 探索 的事業，都可能在壹瞬間完成。
張首晟壹直提到：人類文明的價值是大道至簡，他認為把大道用簡單的話講出來，讓人人都聽懂，這才是真正牛的。
他最喜歡講的故事是關於狄拉克的：
4的根號等於幾？很簡單，2和-2，英國理論物理學家、量子力學的奠基者之壹狄拉克初中時，就覺得這個回答非常非常奇妙，為什麽開根號的時候總是有壹個正根，有壹個負根？
狄拉克突然從開根號開始天馬行空，做了個驚人的預言，斷定宇宙中所有的基本粒子，都有個反粒子，有電子就有反電子，有質子就有反質子，有中子就有反中子，這是個非常非常神奇的預言。
1932年C.D.安德森實驗發現了正電子。
1956年美國物理學家張伯倫在勞倫斯-伯克利國家實驗室發現了反質子，他用玻璃管中的被粒子加速器加速過的高能粒子對相撞，發現在突然間成對出現了幾道軌跡，又在短時間內相撞而互相湮滅，這是人們第壹次直接觀測到反粒子。
迄今，已經發現了幾乎所有相對於強作用來說是比較穩定的粒子的反粒子。 如果反粒子按照通常粒子那樣結合起來就形成了反原子。由反原子構成的物質就是反物質。
這樣，狄拉克的天才預言被實驗證實了，那麽，有沒有反例呢？宇宙中會不會存在壹類沒有反粒子的粒子，或者說正反同體的粒子？
意大利理論物理學家埃托雷·馬約拉那（Ettore Majorana）在1937年，從理論上提出了這樣的粒子存在，即我們今天所稱的馬約拉那費米子，它的反粒子就是它本身。但是不幸而且巧合的是，他在提出這種神奇粒子存在不久後，到巴勒莫乘船旅行中神秘失蹤，從此渺無音信。
從那時開始，這壹神奇粒子成為了物理學家們無時不想追尋的夢中情人，困擾了物理學界整整80年。
張首晟把突破口轉向凝聚態物理。2017年7月，張首晟及其團隊在《科學》雜誌上發表了壹項新發現，在超導-量子反常霍爾平臺中發現了具有半個量子電導的邊緣電流，與理論預言的手性馬約拉納粒子十分吻合。這是在霍爾效應平臺系統中第壹個具有確鑿證據的馬約拉納測量結果。
張首晟將這壹新發現的手性馬約拉那費米子命名為“天使粒子”，這個名字來源於丹·布朗的小說及其電影《天使與魔鬼》。“這部作品描述了正反粒子湮滅爆炸的場景。過去我們認為有粒子必有其反粒子，正如有天使必有魔鬼。但今天，我們找到了壹個沒有反粒子的粒子，壹個只有天使，沒有魔鬼的完美世界”張首晟說。
這也使得張首晟再度成為2017年諾貝爾物理學獎的熱門人選，雖然最終再度落選。
當然也存在壹些質疑，比如中山大學天文與空間科學研究院院長李渺對此評價說：“這個發現不是基本粒子，而是在極低溫條件之下以及二維材料的邊界上造成的某種量子態，這個態滿足中性粒子的要求，即其反態就是自身。鑒於這種量子態需要極端條件，距離應用還比較遠，如果我用壹句大白話來解釋，就是“凝聚態物理還沒有攻陷粒子物理”。“
簡單地說，馬約拉納準粒子的證實必須找到更令人信服的證據，馬約拉那費米子還只能繼續是物理學家們的情人，夢中的。
12月1，美籍華人張首晟在美國的9層高樓壹躍而下，匆匆結束了短暫的壹生，終年55歲。
張首晟是楊振寧的得意門生，中國科學院外籍院士，物理學家，天使粒子的發現人。獲得歐洲物理獎,巴克萊獎,狄拉克獎,尤裏基礎物理學獎等，被楊振寧認為是下個諾貝爾獎獲得者。
讓楊振寧想不到的是他竟然白發人送黑發人。
天使粒子和特性1937年由馬約拉納提出，是壹種費米子，它的反粒子與它自身完全等價，當它們相遇時，會互相湮滅，釋放大量能量。拿約拉納對狄拉克方程進行了改寫，得出了馬約拉納方程。但從未有物理學家發現過“馬約拉納費米子”的存在。
直到過去了80年後，張首晟和他的團隊在拓撲絕緣體和超導體組成的系統中發現了手性馬約拉納費米子，它符合馬約拉納費米方程的波動方程，第壹次有力的證實了馬約拉納費米子（天使粒子）的存在。這個消息發表在《科學》雜誌上。
歡迎關註和點評。
我不是專門學物理的，只是把我看到的壹些關於“天使粒子”的信息分享壹下。
首先，“天使粒子”也就是所謂的“手性馬約拉納費米子”，這種粒子的存在是由埃托裏·馬約拉納首先提出的。這段話裏面提到的“反粒子”，是由物理學家迪拉克提出的，他預言，每壹種基本粒子都會有自己的反粒子，而且這種反粒子跟“正粒子”是兩種完全不壹樣的粒子——就好像是壹對水火不容的兄弟壹樣。舉個簡單的例子，數軸上的每壹個正數都對應了壹個負數，雖然這兩個數之間有千絲萬縷的聯系，但是完全是兩個數；而這種預言中的天使粒子是壹個例外，他是數軸上的0，他的負數就是自己。
其次，“天使粒子”這個說法只是壹種有趣的叫法，這個粒子跟天使沒有壹毛錢的關系，跟善、光明、和平也沒有壹毛錢的關系。這個說法只是張首晟本人壹個浪漫的說法而已。
所以只要他願意，他也可以說這個粒子應該叫魔鬼粒子。
這是壹個很偉大的發現，但是跟發現真正的天使粒子還有壹些距離。目前發現的不是預言中的基本粒子，而是壹堆電子形成的“準粒子”。他們的行為跟預言中的天使粒子有相似之處。
舉個例子，好比壹塊大石頭攔住了道路，壹個人預言，壹定會有可以搬動這塊石頭的人。幾十年過去了，壹對人非常興奮的表示，我們發現了壹種可以讓二十個人壹起搬動這塊石頭的方法。所以那個預言中的大力士依然沒有找到，但是這二十個人達到了跟那個大力士壹樣的效果，並且最終搬開了石頭，解決了壹個大難題。
其實張首晟不是這篇論文的主要領導，而是計劃者。
所以這篇論文的第壹作者不是張首晟，當然，這只是論文作者排序的問題，他對該研究的貢獻依然是非常巨大的。
而且我們應該註意到，這篇論文的***同第壹作者分別是加州大學洛杉磯分校（UCLA）的 何慶林和 潘磊， 從名字上也可以看出來，都是中國人。
此外，上海 科技 大學也參與了試驗研究，甚至比何慶林/潘磊團隊更早的，上海交通大學的賈金鋒團隊就發表了關於發現手性馬約拉納費米子的報告，但是相比前者：
賈教授團隊的工作是馬約拉納費米子的零維版，主要通過掃描顯微鏡測試；我們研究的是馬約拉納費米子的壹維版，主要是做成電子器件來進行宏觀電磁測試。
所以即便上海 科技 大學和上海交通大學的團隊沒有取得那麽多的關註，他們對“天使粒子”研究的貢獻也是不可忽略的。
天使粒子並不是正式的叫法，只是發現者將其這樣命名，在此之前，該粒子稱為馬約拉納費米子。從這個名字可以看出，馬約拉納費米子有兩個部分構成，壹個是馬約拉納，壹個是費米子。馬約拉納是意大利的理論物理學家，可謂是英年早逝，1906年生，1938年就沒了，但他提出了馬約拉納方程，改寫了大物理學家狄拉克的方程。後壹個是費米子，作為量子粒子中的壹個大類，費米子被認為是擁有與自身不同的反粒子，而另壹個大類為玻色子，該粒子擁有自身的反粒子。於是，馬約拉納預測，自然界中還有壹種特殊的費米子，擁有自身的反粒子，這個粒子就被稱為馬約拉納費米子。
馬約拉納費米子僅僅是預言存在，在自然界中的地位顯然要低於“希格斯玻色子”，因為希格斯玻色子的任務是將質量賦予了費米子，而自身則是壹種玻色子。從中可以看出，馬約拉納費米子的發現算是驗證了馬約拉納的猜想。如果從科學史的角度看，將這個粒子稱之為馬約拉納費米子更準確壹些，因為這是他預言存在的，這就像有人告訴妳這個玩意存在，只是受限於當時的觀測技術。如果要將馬約拉納費米子命名為天使粒子，其實還得去問問馬約拉納願不願意，因為希格斯玻色子的預言者希格斯不太喜歡上帝粒子這個稱呼，從這個角度看，預言者的權重更大壹些，在半個世紀前就能通過理論方程進行預言，令人敬佩。