當(dāng)意大利物理學(xué)家埃托里-馬約拉納(Ettore Majorana)在近一個(gè)世紀(jì)前提出電子可以被分成兩半時(shí)，這個(gè)革命性的想法在很大程度上沒有得到重視。現(xiàn)在，它已成為物理學(xué)的一塊基石。有著與馬約拉納相同的好奇心，達(dá)特茅斯大學(xué)維奧拉研究小組的研究人員正在預(yù)測(cè)分裂的光子也可能存在。

詹姆斯-弗蘭克家族物理學(xué)教授洛倫扎-維奧拉說："這是對(duì)我們?nèi)绾卫斫夤獾囊粋€(gè)重大范式的改變，而這種方式被認(rèn)為是不可能的。"我們不僅發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的物理實(shí)體，而且是一個(gè)沒有人相信會(huì)存在的實(shí)體。"

分裂光子的理論發(fā)現(xiàn)--被稱為"馬約拉納玻色子"--推動(dòng)了對(duì)光及其行為方式的基本理解。描述這一發(fā)現(xiàn)的研究本月發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。

類似于液態(tài)水在特定條件下可以變成冰或水蒸氣，該研究表明，光也可以存在于不同的階段--光子以兩個(gè)不同的半身出現(xiàn)。

"水就是水，不管它是液體還是固體形式。它只是在物理?xiàng)l件下表現(xiàn)不同，"維奧拉說。"這就是我們需要接近我們對(duì)類光物質(zhì)的理解，它可以存在于不同的階段。我們已經(jīng)分裂了以前被認(rèn)為是不可分裂的東西，我們將永遠(yuǎn)不會(huì)以同樣的方式看待光。"

與其說光子的兩半是可以被物理拉開的碎片，不如說它們類似于硬幣的兩面。這兩個(gè)不同的部分組成了一個(gè)整體，但它們可以被描述并作為獨(dú)立的單位發(fā)揮作用。

該理論由物理學(xué)和天文學(xué)客座助理教授埃米利奧-科巴內(nèi)拉(Emilio Cobanera)共同撰寫，是在懷爾德廳(Wilder Hall)發(fā)展起來的，該廳是20世紀(jì)初具有里程碑意義的研究測(cè)量光的輻射壓力的實(shí)驗(yàn)室所在建筑。

新理論依賴于充滿光量子包的能量泄漏腔，并預(yù)測(cè)粒子的一半出現(xiàn)在這樣一個(gè)合成平臺(tái)的邊緣。科學(xué)家仍然需要一個(gè)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)來證實(shí)光子可以以這種以前無法想象的分裂形式存在。與為檢測(cè)著名的希格斯玻色子而建造的大規(guī)模結(jié)構(gòu)不同，檢測(cè)光子兩半的試驗(yàn)可以在桌面上使用現(xiàn)有或近期的技術(shù)完成。

根據(jù)研究小組的說法，這項(xiàng)研究為揭開物質(zhì)和光的新的、奇異的階段指明了方向。很難預(yù)測(cè)這些發(fā)現(xiàn)如何應(yīng)用，但馬約拉納玻色子可以支持量子計(jì)算、光學(xué)傳感器和光放大器。

"維奧拉說："為了做出這一發(fā)現(xiàn)，我們必須挑戰(zhàn)長期以來的信念，并真正跳出盒子思考問題。我們已經(jīng)分裂了以前被認(rèn)為是不可分裂的東西，我們將永遠(yuǎn)不會(huì)以同樣的方式看待光。"