分裂的"光子"提供了觀察光線的新方法 預測以前無法想象的粒子的存在

當意大利物理學家埃托里-馬約拉納（Ettore Majorana）在近一個世紀前提出電子可以被分成兩半時，這個革命性的想法在很大程度上沒有得到重視。現在，它已成為物理學的一塊基石。有着與馬約拉納相同的好奇心，達特茅斯大學維奧拉研究小組的研究人員正在預測分裂的光子也可能存在。

詹姆斯-弗蘭克家族物理學教授洛倫扎-維奧拉説：“這是對我們如何理解光的一個重大範式的改變，而這種方式被認為是不可能的。“我們不僅發現了一個新的物理實體，而且是一個沒有人相信會存在的實體。”

分裂光子的理論發現--被稱為"馬約拉納玻色子”--推動了對光及其行為方式的基本理解。描述這一發現的研究本月發表在《物理評論快報》上。

類似於液態水在特定條件下可以變成冰或水蒸氣，該研究表明，光也可以存在於不同的階段--光子以兩個不同的半身出現。

“水就是水，不管它是液體還是固體形式。它只是在物理條件下表現不同，“維奧拉説。“這就是我們需要接近我們對類光物質的理解，它可以存在於不同的階段。我們已經分裂了以前被認為是不可分裂的東西，我們將永遠不會以同樣的方式看待光。”

與其説光子的兩半是可以被物理拉開的碎片，不如説它們類似於硬幣的兩面。這兩個不同的部分組成了一個整體，但它們可以被描述並作為獨立的單位發揮作用。

該理論由物理學和天文學客座助理教授埃米利奧-科巴內拉(Emilio Cobanera)共同撰寫，是在懷爾德廳(Wilder Hall)發展起來的，該廳是20世紀初具有里程碑意義的研究測量光的輻射壓力的實驗室所在建築。

新理論依賴於充滿光量子包的能量泄漏腔，並預測粒子的一半出現在這樣一個合成平台的邊緣。科學家仍然需要一個實驗室實驗來證實光子可以以這種以前無法想象的分裂形式存在。與為檢測著名的希格斯玻色子而建造的大規模結構不同，檢測光子兩半的試驗可以在桌面上使用現有或近期的技術完成。

根據研究小組的説法，這項研究為揭開物質和光的新的、奇異的階段指明瞭方向。很難預測這些發現如何應用，但馬約拉納玻色子可以支持量子計算、光學傳感器和光放大器。

“維奧拉説：“為了做出這一發現，我們必須挑戰長期以來的信念，並真正跳出盒子思考問題。我們已經分裂了以前被認為是不可分裂的東西，我們將永遠不會以同樣的方式看待光。”