如何評價 天使粒子 實驗不可重複?

時間 2021-05-07 03:34:36

1樓:

以下回答可能和問題關係不太大:

何慶林老師這學期在北大開了門課,好像是關於凝聚態中的拓撲的。聽學弟講,他這學期最後悔的就是選了這個課並且沒退掉… 說是思路很亂,總是聽不懂他在說什麼,也不給出講義部分的參考資料…

2樓:追風少年

如果將 Kang Wang 組 Note(arXiv:1904.12396)中的Fig.

2中兩組資料跟Science (357, 294 (2017))文章中的Fig. 2c 的資料座標軸縮放在一起比較(如下圖1),可以很清楚的看到Science文章中樣品在高場下非常接近量子化 (~0.98 e2/h),而Note中兩個樣品在高場下均沒有量子化 (乙個 ~0.

73 e2/h; 另乙個 ~0.87 e2/h)。這三個資料雖然看著非常類似,其實不然。

接下來,筆者將分析產生(形成)Note 中資料的幾種可能。

圖1,Note (arXiv:1904.12396)中的Fig.

2的兩組資料 (兩側) 跟Science (357, 294 (2017))文章中的Fig. 2c資料 (中間) 比較。

當乙個完美的QAH樣品 (實驗中是磁性拓撲絕緣體薄膜) 被超導帶 ( 實驗中是鈮,Nb)攔腰覆蓋,只要接觸良好,QAH 的邊緣態就會被短路。因此,在這種情況下利用二端法測得的電阻會根據被分隔成的區域數量而變為相應倍數的量子電阻,電導率也會相應地變成1/2 e2/h,1/3 e2/h,1/4 e2/h …的量子電導 (arXiv: 1904.

06463 (2019))。如果有超導帶覆蓋但在高場 (低於超導的臨界磁場) 下電導率不是1/2 e2/h,筆者認為可能有以下兩個原因:

(1) 磁性拓撲絕緣體樣品不具備完美的QAH 態,也就是說其中仍存在滿足歐姆定律的耗散通道 (dissipative channels)。這種情況下採用兩端法測量的電導大小完全取決於樣品的長寬比(如圖2所示):當樣品瘦長時,電導在高場會比較小 (可以遠< 1/2 e2/h);當樣品比較胖短時, 電導在高場會比較大 (可以遠》1/2 e2/h)。

如果樣品具有完美的QAH 態,通過加門電壓或者是在稍微高一點的溫度條件下測量來人為的引入耗散通道,也完全可以得到相同的現象。

(2) QAH 樣品與超導帶之間存在勢壘 (barrier), 勢壘的存在會直接影響QAH 樣品和超導帶的接觸。這時採用兩端法測量只能得到下面QAH 樣品的性質。在完美的QAH 樣品中,當磁矩朝向相同時,兩端法測得的電導是1 e2/h。

當QAH樣品從分子束外延系統 (MBE) 真空腔取出時,樣品表面很可能會跟大氣中的氧氣或者水蒸氣反應形成非常薄的一層絕緣層,從而形成勢壘。實驗中,也可以通過人為生長絕緣體(Al2O3, HfO2或者Te) 薄膜來構造不同大小的勢壘。

圖2,有超導帶覆蓋但在高場 (低於超導的臨界磁場) 下電導率不是1/2 e2/h的原因分析。

Note中兩個樣品的在高場下的電導(但小於超導的臨界磁場) 既非短路的1/2 e2/h量子電導,也不是完全被勢壘隔絕的1 e2/h量子電導,而介於兩者之間。並且Note 中兩個資料本身差別較大, 根據筆者多年的經驗,兩個樣品很可能是分別由上面所述兩種原因所致:

(1) 對於樣品PZ3576, 高場 ~0.73 e2/h的電導極可能是因為磁性拓撲絕緣體樣品沒有處於完美的QAH 態所致。。當然,QAH 樣品 (或者不完美QAH 樣品) 中存在的Barkhausen 效應(Science Advances2, e1600167 (2016))也可能會產生類似的電導跳躍。

這種 「量子電導」 平台的產生十分偶然,不僅沒有達到嚴格1/2 e2/h量子電導,而且也沒有任何實際的物理意義,更不可能是「天使粒子」。

(2) 對於樣品PZ3538, 高場電導是~0.87 e2/h。從圖1中可以明顯的看到在磁疇轉變的內側存在乙個非常寬 (~0.

1 T)的1/2 e2/h量子平台,而磁疇轉變的外側卻沒有任何1/2 e2/h平台的跡象,這一點與Science中的資料是截然不同的。這種很寬平台的出現在筆者看來恰恰是因為在磁疇轉變區域存在勢壘短路導致。如圖2所示,我們可以把整個樣品分成三部分:

被Nb覆蓋的中間區域和兩測未被覆蓋的完美QAH 樣品區域。做過sputter 生長的人都知道, Nb在濺射過程中會非常容易損壞樣品的表面,所以被Nb覆蓋的磁性拓撲絕緣體薄膜極可能被稍微破壞,從而不再具備完美QAH 態。兩測未被覆蓋的磁性拓撲絕緣體卻保持完美的QAH 態。

當樣品磁矩朝向相同時,整個QAH 樣品可以看成是單磁疇的,體態絕緣,導電通道僅僅位於樣品邊緣,這時候勢壘(barrier)會隔離QAH 樣品和超導,但是由於超導下面的QAH 樣品被破壞,所以導致整個QAH樣品的電導不能達到嚴格的1 e2/h (~0.87 e2/h)。在矯頑場附近,超導薄膜底下的QAH 樣品會出現非常多的磁疇,這就意味著很多磁疇壁(domain wall) 在Nb覆蓋的區域。

如果這些區域的勢壘不均勻(pin holes),從而極容易造成短路。於是兩個裸露區域的完美的QAH 樣品被串聯 (圖2),從而產生了嚴格的1/2 e2/h量子平台。另外,這個資料中缺失的磁矩反轉外側1/2 e2/h量子平台也間接佐證了這一解釋。

如果是「天使粒子」賦予了內側如此明顯的1/2 e2/h量子平台(~0.1 T),外側的1/2 e2/h量子平台理應比Science 文章中的外側平台更加明顯。所以,筆者認為這一資料恰恰是證明了1/2 e2/h平台確實是因為超導薄膜導致的短路所致,而絕非「天使粒子」。

綜上所述,Note和Science文章中的資料看著類似其實截然不同,不僅沒有解釋根本問題所在,反而讓人對Science 文章中的資料 (Fig. 2c 和Fig. 4a) 更加疑惑,到底是如何得到的呢?

至於其中具體的內情,筆者就不得而知了,還是由觀眾自己去判斷吧!

3樓:火眼晶晶

世界上有相同的物理麼,你能看清楚最小量子化麼

數學可以物理就有點難度......穩定時間處理和溫度處理難度多高...平衡地球重力....

在地球上量子每天在動....因為地球自轉在做運動每天地球萬物承受大氣壓....及時抽乾空氣....

還要做空間上移動...量子之間沒有最小距離....

有最小的距離就有跟著最大支援碰撞.....因為原地和空間移動本來就是相互碰撞的...除了你的閉合天一無縫....

物理量子講究接近

這個實現裡面關於流動中質心量子....你能把量子閉合排準了....你能把金子提純%100?你的覺得位置方位你一樣在乙個點上..乙個點正反上

實驗不太對也正常

看你們回答乙個個,看不清一條直線,乙個閉合迴圈系統.....乙個圖形排列靜態擴張....乙個正反對稱

不是小看猜想科學家....他真照料不准現實物理...我看的是開始都結尾的正確性物理

巨集觀世界輪廓的知識組合創造能力

4樓:nemo

世界上有的事情是重複不了的,比如中彩票,要中彩,有乙個機率,加速器裡要對撞出2次粒子,哪這個機率問題怎麼算?撞多少次才發生這樣的情況?看起來是可重複,但考慮到機率和所需時間,幾乎再發生一次需要的時間會是個天文數字

5樓:

從另乙個角度說一下。張大佬不幸離世後,外界有很多說法:有的說是抑鬱症;有的說是投資賠了的;有的說是國家利益鬥爭……

還有一種說法,是我從師兄那聽說的,就是這個天使粒子造假……當然,這只是一種傳言。

6樓:神秘博士DoctorWu

驚聞天使粒子又不可重複了。看來不論什麼事都會有監督的眼睛哈。新實驗幹得好。還需要再來,並收集更多規律直指最早實驗是人為地取了特定的引數才那麼巧的。

稍稍冷靜,新的實驗依然有階梯,是否也在特定平台處?收集更多資料才知道。這些就由草民點撥科研機構的人來做了。我沒有能力動手的。

早前我們自己的說法:超導樣品和霍爾樣品是兩個不同材料,在交界處出現Bloch電子駐波波節,駐波波腹的可有數量包含了2(均勻材料裡只能有1、3、5……奇數,還可以是0)。同時,任何乙個材料裡面仍然可以存在1、3、5、7……奇數個波腹,還可以是0。

兩個材料綜合產生了實驗結果。整個迴路的波腹數量改變一下就會產生乙個平台。由於交界處易產生波節所以就在正常的奇數序列中穿插了偶數。

Bloch電子是電子「上公升乙個層面」的巨集觀表現。每乙個原初含義的導電電子,在導體中曲折前行,行為上等效於Bloch電子平滑前行。原始含義的電子的路徑是限制在離域能級波函式裡面的。

Bloch電子在原始含義的電子路徑上「又上公升乙個層面」限制在等效質量代表的物質波中。這些陳述已是固體物理基礎。加了自己的語言,相信各位同意我沒轉達錯。

7樓:joyce

科學的本質即認識論的經驗主義,以歸納法的方式尋找客觀世界的規律與邏輯,並試圖用數學框架將其框定起來。

但是回想著名的休謨論斷——歸納法的巨大問題在於,我們永遠無法證實客觀世界的真實性,好比羅素提出的農場主理論,農場裡的火雞每天被農場主定時投喂,日子一長,火雞就以為每天那個時間都會有食物降臨,直到有一天,農場主把它們捉去屠宰,它們才意識到它們所構建的所謂客觀規律的崩塌。

我們是不是也是生活於農場的火雞?我們的所謂客觀世界是否由其他東西的主觀意志操縱,只是它意志改變的週期過於漫長,以至於我們錯覺自己掌握了世間客觀的永恆的真理?對於這一點的反思,《三體》提出過普適性的易懂的對物理科學的疑問。

實則我們所謂的科學是有前設條件和不可撼動的信仰的,科學家們自覺地放下哲學的本體論並不予追究客觀世界的真實性,因為這是現階段根本無法解答問題,但其實它又是事實存在的。

科學家們信仰科學邏輯,信仰物理學的時空平移不變論,在這個不可撼動不可懷疑的信仰基礎上,才會有一次又一次的可重複實驗和不同時空實驗下相同的結論,一旦結論不同、實驗無可重複性,那麼最早的結論就不得以成立了。

所以說了這麼多,我並不是專業的科研人員,我只想從哲學的角度提出一點思考,如果我們真的是某個巨大農場裡的平均壽命七十歲的火雞們(當然這個數量和時間計量單位和我現在所輸入的語言文字也是我們自己發現規定的),我們在審視一次次科學實驗有無可重複性的時候,卻忽略了自己所處的世界,我們到底是不是《三體》裡射手理論中所說的那些二維生物?以為自己找到了乙個個科學定律,其實到頭來只是根本無法證偽的自我安慰和自我勸服?在得到幾個重複實驗的相同結論後就把新規定的框架定為科學?

會不會有一天我們發現科學、物理都是不存在的呢?

4月21日更

沒有想引發什麼高階的思考呀(委屈)。仰望星空時,我真的總是會有這樣十分基礎的疑惑,它是哲學也好,神學也好,幼稚也好,不值得思考也好,起碼在我看來,就是值得我去想的問題。

如何評價UCLA實驗組對「天使粒子不可重複」的回應以及其提供的新的資料?

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