大家好，我们继续学习《新科技知识干部读本下》30、外尔费米子实验开辟凝聚态物理研究新纪元。
1928年，狄拉克提出描述相对论效应中电子能态的狄拉克方程。第二年，赫尔曼·外尔指出，狄拉克方程无质量的解描述的是一对具有相反手性的新粒子，这对新粒子后来被称为外尔费米子。它们的能量-动量呈简单线性关系，这在相对论智能方程中对应静止质量为零。中微子曾经被认为是外尔费米子，但是后来人们发现中微子是有质量的。那么为什么要进行外尔费米子实验？这要从凝聚态物理研究说起。
凝聚态物理的一个重要内涵就是发现并标识新物态，测量并调控物态所具有的物理性质，揭示不同物态之间的相互转变规律等。日常生活中常见的固态、液态和气态就是三种不同的物态。
而人们所熟知的导电金属和不导电的绝缘体又是以另外一种方式——能带理论——来分类的。量子力学原理告诉我们，固体中的无数的电子不是杂乱无章，而是依据一定的规则运动和分布的。譬如它们所具有的能量就像爬梯子一样，按照从低到高的顺序一格一格往上填，每一格都可以看作是一条能带，而且每一条能带只能填两个电子。所以最后一个电子要么把一条能带填满，要么只填充了一半儿。完全填满了，没有空余的电子导电，是绝缘体；没有完全填满，有空余的电子和运动空间让它导电，是金属。这就是经典的能带理论的成功之处。但最近10年拓扑绝缘体的出现和兴起，将基于电子能带结构的物态分类方法做了进一步拓展。这其实反映了人们对固体中电子的量子力学运动状态更深层次的认识。
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