5月14日晚，大师讲坛迎来第150期活动，首次尝试“网络直播”模式，邀请2004年诺贝尔物理学奖得主、李政道研究所所长Frank Wilczek教授给广大师生与全球网友带来了“第三类量子——任意子”（Quanta of the Third Kind: Anyons）的科普报告。本次大师讲坛由李政道研究所副所长顾威教授主持。

Wilczek教授首先介绍了费米子和玻色子——在量子力学的教科书中，量子粒子被分为这两类。费米子遵从大家所熟悉的泡利不相容原理，即两个费米子不能同时处于相同的量子态上；而玻色子则相反，它们可以汇集在相同的量子态中。会有这样的现象发生，其更深层的原因是费米子的自旋量子数为半整数，而玻色子的自旋量子数为整数。那是否存在其它情况呢？Wilczek教授在上世纪80年代起便提出了这个理论：在二维体系中存在着第三类量子粒子，其自旋量子数既不是整数也不是半整数，而是任意大小，并将这种新量子粒子命名为任意子（anyons）。

接下来Wilczek教授重点介绍了两个实验方面工作：一个是2016年中国科技大学潘建伟教授团队在由四个量子比特组成的超导电路中产生任意子激发；另一个工作是来自巴黎大学、法国科学研究中心和雷恩高等师范学校的研究人员在今年4月《科学》杂志上所发表的封面文章，阐述了任意子的观测证据。此外他还介绍了任意子在一些方面重要的应用前景。这种用类似编织辫子的技能来操控量子态的手段已经成为了目前量子物理研究的热点之一。

本次大师讲坛还特别邀请了4位嘉宾：中国科学技术大学潘建伟教授、中国科学院高能物理研究所王贻芳教授、上海交通大学物理与天文学院郑杭教授与加州大学圣地亚哥分校Daniel Arovas教授。Wilczek教授在演讲后与嘉宾们就任意子想法的提出、前沿研究与未来应用等领域进行了探讨。

在随后的观众提问环节，Wilczek教授阐述了任意子自旋与其统计性质的关系，并根据自身的经验对青年学者如何突破传统、催生创新提出了建议，勉励大家时刻怀揣对科学的热情，保持对未知世界探索的热情。

本次大师讲坛也邀请了麻省理工学院、北欧理论物理研究所、斯德哥尔摩大学等国际知名高校与科研院所共同在线观摩。以往线下科普讲坛的受众群体较为单一，而此次“天涯共此时”的资源共享反而进一步扩大了观众规模，共有约8000观众在Classin平台与蔻享学术平台聆听了此次大师讲坛，也为李政道研究所国际前沿学术交流平台的创建提供了新的思路与途径。近日Wilczek所长在全所大会中提及，自己一部新著作的写作已近尾声，并鼓励全所在此特殊时期静下心来专注于科学研究工作，为李政道研究所的整体发展做出自己的贡献。

【嘉宾简介】

Frank Wilczek, 2004年诺贝尔物理学奖获得者，现任李政道研究所所长。1970年获芝加哥大学学士学位，1972年获普林斯顿大学硕士学位，1974年获普林斯顿大学博士学位。曾供职于普林斯顿高等研究院和加州大学圣塔芭芭拉分校理论研究所，并担任麻省理工学院物理系Herman Feshbach讲席教授。

【背景介绍】

在微观尺度中的量子粒子，拥有与宏观物体迥然不同的奇妙特性。在量子力学的教科书中，量子粒子被分为费米子和玻色子两类。其中费米子遵从大家所熟悉的泡利不相容原理，即两个费米子不能同时处于相同的量子态上；而玻色子则相反，它们可以汇集在相同的量子态中。但2004年诺奖得主、李政道研究所所长Frank Wilczek教授在上世纪80年代起提出了一个理论：存在着第三类量子粒子，它既不像费米子如此“特立独行”，也不像玻色子那般“同心合力”，而是介于两者之间，呈现出一种“若即若离”的有趣状态。他将这种新量子粒子命名为任意子（anyons）。近年来，国内外多项前沿实验成果验证了任意子的存在。

作者： 刘扬、靳小芊 供稿单位： 研究生院、李政道研究所