编辑部撤稿:14位作者不同意
2017年的轰动:华人科学家找到“天使粒子”
被撤回的论文题为“量子反常霍尔绝缘体-超导体结构中的手性马约拉纳费米子模式”,由加州大学洛杉矶分校王康隆课题组、美国斯坦福大学教授张首晟课题组、上海科技大学寇煦丰课题组等多个团队共同完成,共有20位作者。论文刊发后,轰动全球物理学界。
发表在《科学》上的“天使粒子”论文 图源:SCIENCE
接踵而来的争议:“天使粒子”信号或因短路造成
《自然》《科学》接连“撤”:2次撤稿+1次“编辑关注”
寻找马约拉纳费米子还有希望吗?
这些年《自然》《科学》发表了很多有关马约拉纳费米子研究的报道,严谨地说,所有的研究都不是“发现了马约拉纳费米子”,而是“看到了马约拉纳费米子存在的迹象”。屡次出现撤稿,也正是因为真假难辨,实验看到的迹象可能是马约拉纳费米子造成的,也有可能是别的因素造成的。
另一方面,马约拉纳费米子研究领域的竞争一直相当激烈,大家都想抢先一步把数据发表出去,而《自然》《科学》这些明星期刊的商业炒作模式加剧了竞争的浮躁氛围。因此,此次撤稿事件也给物理学界敲响了警钟。它提醒大家,虽然同行竞争非常激烈,虽然现代科学的节奏非常快,但是科学研究的严谨标准从来就没有下降过。
当然,撤稿事件会让马约拉纳费米子研究蒙上阴云。最大的负面影响应该是会影响到相关研究课题获取经费支持,但挤掉一些学术泡沫对整个领域的长久发展是有利的。从长远看,论文被撤回,也相当于将一个错误信息指出来、摘除掉,这不是件坏事,因为错误信息的存在和误导才是学术界发展中真正的阴云。
我认为,马约拉纳费米子相关问题还是非常重要的研究课题,我们不应该因噎废食,不应该因为几篇文章出了问题,就质疑课题本身在科学上的重要性。
事实上,张首晟老师当年提出的关于在量子反常霍尔体系中可能产生马约拉纳费米子的理论方案从来没有受到过任何质疑。
我本人对于马约拉纳费米子研究领域也充满信心,因为我们无论在材料制备,还是在器件的设计上,都远远没有做到尽善尽美,可提高的余地还很大。
马约拉纳费米子本身的物理意义非常大,如果能在实验上证实,应该是一个诺奖级工作。
然而,关于马约拉纳费米子真正的实验证据是很难找到。事实上,马约拉纳费米子的诸多性质与其他准粒子类似,实验上观察到的现象很像,很容易导致“错误的信息”;此外,在实验上也存在困难,包括实验制备、测量等,需要极端的条件,使得实验重复起来并不容易。更重要的是,实验受外部环境和条件影响很大。
比如,以纳米线作为材料的实验。纳米线是一种具有在横向上被限制在100纳米以下的材料,非常细,以至于必须在超高倍显微镜下面才能操作,制备测量难度极大,目前国际上仅有几家研究组开展研究。纳米线有自己的优势,并非完全走不通。
由于客观原因导致的出错概率很大,这种情况也会造成人为的侥幸心理,可能存在某些“造假”现象,当然,撤稿并非都是因为造假。
尽管被屡次撤稿,但寻找马约拉纳费米子依然很重要,必须要做。马约拉纳费米子的发现,其重要性不仅在于充实人类的知识宝库,更在于有望对拓扑量子计算机产生实际作用。
在固体材料中可能会出现与马约拉纳费米子类似的零能准粒子,这种粒子被称为“马约拉纳零能模”。对这种准粒子的编织操作是实现容错拓扑量子计算的重要途径。
任何事物的发展都是曲线式的,有高峰就会有低谷。我觉得,马约拉纳费米子过了第一个高峰期,正在从低谷向上走的阶段。对年轻人来说,这个领域充满了机会,目前是进入的最佳时机。
参考文献:
1.Chiral Majorana fermion modes in a quantum anomalous Hall insulator–superconductor structure,https://www.science.org/doi/10.1126/science.aag2792
2.Editorial Expression of Concern,https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn5849
3.Editorial Retraction,https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf7575
4.Absence of evidence for chiral Majorana modes in quantum anomalous Hall-superconductor devices,https://www.science.org/doi/10.1126/science.aax6361
5.RETRACTED ARTICLE: Quantized Majorana conductance,https://www.nature.com/articles/nature26142
6.Editorial Expression of Concern: Quantized Majorana conductance,https://www.nature.com/articles/s41586-020-2252-6
7.Retraction Note: Quantized Majorana conductance,https://www.nature.com/articles/s41586-021-03373-x
8.Flux-induced topological superconductivity in full-shell nanowires,https://www.science.org/doi/10.1126/science.aav3392
9.Editorial Expression of Concern,https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl5286
10.物理学历史性突破:华人科学家找到“天使粒子”,人民网-国际频道,http://world.people.com.cn/n1/2017/0721/c1002-29419180.html
11.沉痛哀悼!复旦大学杰出校友张首晟逝世,复旦大学官网,https://jgb.fudan.edu.cn/6c/26/c20994a224294/page.htm
12.Science首次发表负面结果论文:消失的“天使粒子”,知社学术圈,2020年1月3日
13.王康隆、何庆林:对“天使粒子”是否在固体中存在的回应,知识分子,2020年1月8日
14.不严谨还是学术不端?《自然》马约拉纳费米子研究撤稿引争议,科学网,2021年4月15日
编辑 | 方圆
排版 | 华园
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