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物理学家张首晟去世,他与杨振宁的师生情谊令人动容

更新时间:2024-07-19 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

2018年12月1日,物理学家张首晟去世,杨振宁曾说:“他获得诺贝尔奖只是时间问题。”P5P物理好资源网(原物理ok网)

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张首生教授 | 斯坦福大学官网P5P物理好资源网(原物理ok网)

1978年高考刚刚恢复,张首盛教授15岁就考入了复旦大学物理系,是个少年天才。在复旦学习两年后,他被选拔到德国留学,1983年从柏林自由大学毕业后,又到纽约石溪大学“杨振宁理论物理研究所”攻读博士学位。因此哪个物理学家学物理,张首盛很早就出国了,并没有参与后来李政道先生发起的项目。虽然张首盛读博士期间名义上的指导老师是荷兰人彼得·范,但他因杨振宁而去纽约,多次得到他的指导,所以杨振宁先生一直把张首盛当成自己的学生,而且是自己学生中最优秀的,没有别人。P5P物理好资源网(原物理ok网)

张首晟1987年获得博士学位,学术生涯一路顺风顺水。在加州大学圣芭芭拉分校理论物理研究所和IBM研究中心从事过两次博士后研究后,1993年成为斯坦福大学助理教授,2004年正式成为斯坦福大学终身教授。这期间,他最著名的成果是高温超导的SO(5)对称理论。P5P物理好资源网(原物理ok网)

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张首盛教授的研究领域是理论凝聚态物理。凝聚态物理是现代物理学中最大的分支学科,占物理学从业人员的一半以上(在中国甚至超过一半)。凝聚态物理以量子力学为基础,研究由原子紧密聚集形成的固体、液体等的状态(称为“相”)以及状态之间的相变。其核心内容是研究电子在由原子组成的各种周期性势阱(晶格)中的量子效应。P5P物理好资源网(原物理ok网)

20世纪下半叶,凝聚态物理蓬勃发展,产生了半导体、超流体、高温超导体(铜基超导体)、量子霍尔效应(包括整数和分数)四大热点问题。半导体研究导致了晶体管和集成电路的发明,从而带来了电子计算机,引发了人类第三次技术革命(即信息革命)。进入21世纪,凝聚态物理又产生了铁基超导体和拓扑绝缘体两大热点问题。张首晟团队是最早从理论上预言拓扑绝缘体及其量子自旋霍尔效应的两个团队之一,并与德国实验团队合作首次观测到该效应[1]。P5P物理好资源网(原物理ok网)

拓扑绝缘体中的“拓扑”是指动量空间中电子能带波函数的拓扑性质。当这种拓扑性质处于特殊状态时,可以使绝缘体边界导电,产生量子自旋霍尔效应。因此,拓扑绝缘体和量子自旋霍尔效应实际上是张首晟的一项重大成就,也是他最重要的学术成就。也正是因为这项成就,张首晟成为了这一代最接近诺贝尔奖的华人物理学家。当然,由于凯恩和梅勒一年前就在这方面做出了理论预测[2],张首晟排在他们后面[3]。因为这项工作,张首晟和凯恩、梅勒三人获得了除诺贝尔物理学奖之外的几乎所有理论物理奖项。P5P物理好资源网(原物理ok网)

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2015年哪个物理学家学物理,张首晟、Kane、Mele三人荣获本杰明·富兰克林奖章。P5P物理好资源网(原物理ok网)

天使粒子”是张教授团队的另一项发现,但由于它建立在拓扑绝缘体的发现基础之上,因此只能排在第二位。所谓天使粒子,并非单纯指费米子,而特指手性费米子,即只能在凝聚态体系中产生的准粒子(手性由粒子的自旋决定,例如电子自旋有两个分量,一个左旋网校头条,一个右旋,左旋和右旋都是手性)。费米子的定义是,它的反粒子就是它自己的费米子。在基本粒子中,只有中微子可以是费米子。 但在拓扑绝缘体与超导体接触的表面,电子的运动模式可以产生自由度只有一半的费米子准粒子,也就是说,它的手性只有右手性,没有左手性,就像天使与魔鬼的对立中,只有天使,没有魔鬼。这就是天使粒子一词的由来。张团队做出了一系列理论预测[4],并配合实验团队首次证实了它的存在[5]。P5P物理好资源网(原物理ok网)

当然,拓扑绝缘体和天使粒子都还处于原理研究阶段,距离器件和应用层面还很远,所以张首晟教授的科研工作与芯片无关。但身处硅谷发源地斯坦福大学,创业氛围得天独厚。张首晟教授名下的丹华资本致力于将硅谷模式引入中国,为中国高科技贡献力量。P5P物理好资源网(原物理ok网)

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