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物理学家新研究发现：光子可以一分为二

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科学家新提出的理论认为，半个光子有可能存在，而且用现有的技术、桌面大的设备就能进行实验探测并证实它的存在。

这项由美国达特茅斯学院（Dartmouth College）和纽约州立大学理工学院（SUNY Polytechnic Institute）联合完成的研究认为，半个光子，也称为“马约拉纳玻色子”（Majorana boson）有可能存在。这项理论将极大地推动物理学界对光这种物质的认知。

研究人员解释说，就像水可以有冰和气体不同的相态（phase），光也可以有不同的相态，其中一种就是以两个完全不一样的半个光子的形式存在。

主要研究者之一达特茅斯学院物理学教授洛伦萨·维奥拉（Lorenza Viola）说：“不论是固态还是液态，水都是水，只是展现的特性不同。我们用这种思维方式看待光这种物质，它也有不同的相态。”

不过，研究人员所说的半个光子，不是像物体分成两半那种概念，而是像硬币的正反两面。这两个不同的部分既能组成一个完整的个体，又有各自独立的功能。

研究人员说他们的理论从物理基本概念发展而来。物理学家把粒子分为两大类：费米子和玻色子。费米子，例如电子，是各自独立的，它们总是互相排斥。玻色子，例如光子，它们喜欢聚集在一起。科学家以前很自然地以为要把玻色子分裂成两个部分不大可能，但是这份研究认为它们会以马约拉纳玻色子的形式存在。

合作研究者文森特·弗林（Vincent Flynn）说：“我们的发现提供了第一个线索，显示像光线和其它能够承载马约拉纳玻色子的物质所展现的、以前未知的拓扑相位。”

早在1937年，科学家提出存在半个电子，也称为“马约拉纳费米子”（Majorana fermion），可是直到大约一百年后的今天，科学家才提出半个光子的存在。

接下来，科学家需要进行实验探测半个光子的存在。研究称，不像希格斯玻色子（Higgs boson）那样需要用大型的设备才能探测，对半个光子的探测可以使用现有的技术、或是不远的将来出现的新技术、设计一个桌面大小的设备即可。研究组表示，马约拉纳玻色子具有明显的特征，对实验误差具有较好的抵抗力。

研究者预计半个光子在量子计算机、光学感应器和光线放大器等领域都有潜在用途，并启发科学家发现光线和物质的奇异新相态。

这份研究12月10日发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。