根据美国达特茅斯大学和纽约州立大学理工学院研究人员的一项合作研究，在意大利物理学家埃托雷·马约拉纳(Ettore Majorana)为电子可以分成两半的发现奠定基础近一个世纪后，研究人员预测分裂光子也是可能存在的。这意味着光的构建块可用以前无法想象的分裂形式存在，这一发现促进了对光及其行为的基本理解。

分裂光子的这一理论发现于近期发表在《物理评论快报》杂志上。达特茅斯大学物理学教授、该研究的高级研究员Lorenza Viola说：“这是我们如何以一种被认为不可能的方式去理解光的重大范式转变。我们不仅发现了一个新的物理实体，而且以前没有人相信它会存在。”

类似于液态水在特定条件下会变成冰或蒸汽，研究表明光也可以存在不同的相——光子表现为两个不同的一半。Viola说：“无论是液态还是固态，水都是水，它的行为取决于物理条件。这就是我们理解光的方式，它就像物质一样，可以存在于不同的相。”

光子的两个部分与硬币的两个不同面相似，它们物理上不可以分开的部分，但它们可以作为独立的单元进行描述和运行。达特茅斯大学的博士候选人、该论文的第一作者Vincent Flynn说：“每个光子都可以被认为是两个不同的一半的总和。我们能够确定将这些部分彼此隔离的条件。”

该研究基于物理学的基础。粒子有两种不同的类型：费米子和玻色子。费米子(例如电子)往往是孤立的，会不惜一切代价避免彼此靠近。而玻色子(例如光子)往往会聚集在一起。因此，研究人员很自然地认为分裂玻色子将是一项不可逾越的任务。

达特茅斯大学的理论依赖于能量泄漏、耗散的腔，这些腔耦合在一起并充满光的量子包(quantum packets)。研究预测，半个粒子会出现在这样一个耦合平台的边缘，马约拉纳玻色子将会被发现。Flynn说：“我们的发现提供了第一个暗示，即可能存在一个以前未知的、能承载马约拉纳玻色子的光和物质的拓扑相。”

这一理论发现建立在1937年关于中性类电子粒子马约拉纳费米子存在的预测之上。2001年，研究人员提出了如何在某些超导体中实现电子分成两半的具体过程。但是光子在以前都被仍然是不可分割的。

据研究小组称，马约拉纳玻色子可以被视为马约拉纳费米子的远亲。纽约州立大学理工学院物理学助理教授、该研究的合著者Emilio Cobanera说：“费米子和玻色子是物理学中两种的不同东西。实际上，粒子是彼此扭曲的'影像'。马约拉纳费米子的存在是我们发现马约拉纳玻色子隐藏在游乐场镜子的某个地方的主要线索。”

马约拉纳玻色子的确认仍然需要在实验室进行观察半个光子的实验。与为检测著名的希格斯玻色子而建造的巨型设备不同，科学家可以在桌面上进行检测半个光子的实验。这样的实验可以利用现有的或近期的技术。

该团队发现，马约拉纳玻色子对实验缺陷具有强大的抵抗力，并且可以通过不同的特征进行识别。虽然很难预测这些发现将有如何应用，但这些特性可以支持新型量子信息处理器、光学传感器和光放大器的开发。这项研究也为揭示物质和光的一个新的奇异相指明了方向。（编译:Qtech）