中科院“外爾費米子研究”入選2015年十大突破

2015年12月11日，英國物理學會主辦的《物理世界》（Physics World）公佈“2015年十大突破”，中科院物理所研究團隊的“外爾費米子研究”入選其中。外爾費米子（Weylfermions）是一種無質量且具有“手性”的電子，未來將可能在量子計算機、低能耗器件等方面有重要應用。

1929年德國科學家外爾Weyl提出——存在一種無“質量”的可以分為左旋和右旋兩種不同“手性”的電子，這種電子被稱為“外爾費米子”。但是80多年來，科學家們一直沒有能夠找到合適的材料，可在實驗中觀測到外爾費米子的存在。

通過對拓撲半金屬材料進一步的深入研究，中科院物理所方忠團隊預言了在TaAs等材料體系中可實現兩種“手性”電子的分離，並且這一系列材料更利於實驗測量驗證。隨后國內外多個研究組開始了競賽般的實驗驗證工作。2015年初物理所實驗團隊成功在TaAs晶體中發現了這類特殊的電子，外爾費米子終於第一次展現在科學家面前。此外普林斯頓大學的研究團隊也做了相似的工作，MIT的研究團隊則在光子晶體中觀測到了外爾費米子的行為。

具有“手性”外爾費米子的半金屬能實現低能耗的電子傳輸，有望解決當前電子器件小型化和多功能化所面臨的能耗問題，同時外爾費米子具有拓撲穩定性，可以用來實現高容錯的拓撲量子計算。

《物理世界》“年度十大突破”自2009年發布以來，在學術界具有重要權威性，入選的科學研究要符合：具有至關重要性；對科學知識有顯著推進；理論與實驗具有緊密聯繫；為所有物理學家普遍關注等條件。