據物（wù）理學家組織網、《自然》網站等媒（méi）體4月18日報道，最近，一個由瑞士保羅（luó）?謝爾研究（jiū）所實驗物理學家和德國德累斯頓固體和材料研究所理論（lùn）物理學家領導的國際研究小組通（tōng）過實驗（yàn）發（fā）現，一個電子（zǐ）分裂成兩個獨立的準粒子：自旋子（spinon）和軌道子（orbiton）。這（zhè）一結果發表在近日的《自然》雜誌（zhì）上。

      以往人們（men）認為電（diàn）子是一種基本粒子，無法分裂為更（gèng）小部分。上世紀80年代，物理學家預言，電子以原子（zǐ）的一（yī）維鏈形（xíng）式存在，可以分裂成3個準粒子：空（kōng）穴子（zǐ）攜帶電子電荷，自旋子攜帶旋轉屬性（一種與磁性有關的內在量子性質），軌道子攜帶軌（guǐ）道位。1996年，物理學家將（jiāng）電（diàn）子空穴和自旋子分開，自旋（xuán）和軌道這兩種性質伴隨著每一個電子。

      然而，新實驗觀察到這兩種性質（zhì）分開了??電子衰變為兩個（gè）不同部分，各自攜帶電子的部分屬性：一個是自旋子，具有電子（zǐ）的旋轉屬性；另一個是軌道（dào）子，具有電子繞核運動的（de）屬（shǔ）性，但這些新粒子都無法離開它們的（de）物質材料。

      研究人員（yuán）用瑞士光（guāng）源（Swiss Light Source）的X射線對一種（zhǒng）叫做Sr2CuO3的鍶銅氧化物進行照（zhào）射，讓其中（zhōng）銅原子的電子躍遷到高能軌道，相應電子繞核運動的速度也就越高。他們發現，電子被X射線激發後分裂為兩部分：一個是軌道子（zǐ），產生軌道（dào）能量；另一個是自旋子，攜帶電子的自旋性及（jí）其他性質。Sr2CuO3有著特殊性質，材料中的粒子會被限製（zhì）隻能以一個方向運動（dòng），向前或向後。通過比（bǐ）較X射線照射材料前後的能量與動量的變換，可以（yǐ）追（zhuī）蹤分（fèn）析新（xīn）生粒子（zǐ）的性質。

      實驗小（xiǎo）組領導托斯登?施密特說：“這些實驗（yàn）不（bú）僅（jǐn）需要很強的X射線，把能量收縮在（zài）極狹（xiá）窄（zhǎi）範圍，才能對銅原（yuán）子的電子產生影響（xiǎng），還要有極高精度的X射線探測儀。”

      “這是首次觀察到電子分成了獨立的自（zì）旋子（zǐ）和（hé）軌道子。現在我們知道了怎樣（yàng）找到它們。下一步（bù）是同時產生出空穴子、自旋子和軌道子來（lái）。”理論小組領導傑羅恩?範（fàn）德?布林（lín）克說，“在材料中，這些準粒子能以不同的速度（dù）、完全不同的方向運（yùn）動。這是因為它們被限製在材料（liào）中時，性質就像波。當被激發時，波分（fèn）裂為多個，每個（gè）攜帶電子的不同特（tè）征，但它們不能（néng）在材料（liào）以外獨立（lì）存在。”

      觀察到電子分裂將對一些前沿領域產生重要影響，如高溫超導和量子計算機。Sr2CuO3中的電子和銅基超導材料中的電子有著相似的性質，該研究為高溫超導研究提供（gòng）了一條新途徑。此外，研究軌道子有助於開發量子計算機。“同時用自旋子和（hé）軌道子來編碼和操控信息（xī），這可能是未來發展的方向。”英國牛津大（dà）學物理（lǐ）學家安德（dé）魯?波斯羅伊德（dé）說（shuō），“量子計算機的一個主要障礙是量子（zǐ）效應會在完成計算之前被破壞（huài）。而軌道子的躍遷速度隻要幾飛秒（1飛秒=10的負15次方秒），這樣的速度為製造現實量子計算機帶來了更多機會。”