中科院物理所发现外尔费米子

近日，中科院物理所方忠研究员等率领的科研团队首次发现了外尔费米子（Weyl费米子）。科学家们认为，这是国际上物理学研究的一项重要科学突破，对拓扑电子学和量子计算机等颠覆性技术的突破具有非常重要的意义。该发现从材料理论预言到实验观测的全过程，都是由我国科学家独立完成。

科学家把基本粒子分为玻色子和费米子两大类，费米子是构成物质的基本粒子。1929年，德国科学家威尔曼·外尔指出，无“质量”（即线性色散）电子可以分为左旋和右旋两种不同“手性”，这种电子被命名为“外尔费米子”。但是近90年过去了，人们一直没有能够在实验中观测到外尔费米子。

近年来，拓扑绝缘体尤其是拓扑半金属领域的飞速发展为外尔费米子的产生和观测提供了新的思路和途径。2014年，中科院物理所的理论研究团队首次预言在钽砷等材料体系中可实现两种“手性”电子的分离，取得突破性进展。

今年，中科院物理所的陈根富小组首先制备出了具有原子级平整表面的大块TaAs晶体，随后该所丁洪小组利用上海光源“梦之线”的同步辐射光束照射TaAs晶体，使得外尔费米子第一次展现在科学家面前。

科学家们认为，外尔费米子的半金属能实现低能耗的电子传输，有望解决当前电子器件小型化和多功能化所面临的能耗问题，同时外尔费米子也受到拓扑保护，可以用来实现高容错的拓扑量子计算。