1928 年，物理学家狄拉克（Paul Dirac）推导出著名的狄拉克方程式，并因此预言反粒子的存在。仅仅四年之后，安德森（Carl Anderson）便从宇宙射线观测到电子的反粒子（正子）。从此，反粒子便成了基础物理拼图里不可或缺的角色。

　　保罗‧狄拉克（Paul Dirac）source：Wikimedia

　　时至今日，我们知道，所有粒子都有自己的反粒子。而且，粒子和其反粒子具有相同质量，却携带相反电荷1。除此之外，有些粒子比较独特，它是自己的反粒子。

　　怎样的粒子，才能成为自己的反粒子呢？

　　如前所述，粒子和反粒子拥有的电荷是相反的。所以，必须是电中性的粒子，才可能成为自己的反粒子。举例来说，不带电的光子和希格斯玻色子（Higgs boson），就是自己的反粒子。

　　然而，物理学家根据粒子的性质，将所有粒子分类成「自旋为整数的玻色子」和「自旋为半整数的费米子」。上述的光子和希格斯粒子，均是玻色子。1937年，物理学家马约拉纳（Ettore Majorana）提出，费米子可以是自己的反粒子──现称为马约拉纳费米子（Majorana Fermion），只不过，至今我们仍未发现其存在。

　　马约拉纳（Ettore Majorana）source：Wikimedia

　　在粒子物理标准模型中，唯一有可能是马约拉纳费米子的，只有中微子2。目前已有许多进行中的实验，意在确认中微子是否真的是自己的反粒子。另一方面，在凝态物理领域，近年也陆续有研究团队发表相关研究，希望能在实验中创造出类似马约拉纳费米子的现象──只不过，观测证据都不够充分。

　　昨天（2017年7月20日），加州大学和史丹佛大学的团队在知名期刊《科学》（Science）上发表文章〈Chiral Majorana fermion modes in a quantum anomalous Hall insulator–superconductor structure〉，宣布发现马约拉纳费米子存在的确切证据。他们利用超导体和拓朴绝缘体制作出新的实验装置，成功观测到期待的现象，显示了马约拉纳费米子的存在。

　　严格来说，这个研究观察到的马约拉纳费米子，并不是真正的马约拉纳费米子，而是一群电子在特别设计下，激发成为准粒子（quasiparticle）而表现出类似马约拉纳费米子的性质。自然界中，究竟存不存在基本的马约拉纳费米子仍是个问号。不过，藉由这个实验，我们倒是可以肯定，能够在实验室人为地产生类似马约拉纳费米子的现象──这已经是实验上的重要成就，而且可能具有许多应用上的潜力；如研究团队领导者张首晟教授所言，这对未来建造量子电脑，将会有所帮助。

　　无论如何，这是人类在马约拉纳费米子的探索上，很重要的一步，也是实验方法的创新。就让我们拭目以待未来的发展与应用吧！