东北大学的研究人员在量子力学领域做出了他们所说的突破性发现。东北大学博士后研究员Wei-Chiu向东北大学杰出物理学教授ArunBansil报告，他告诉东北环球新闻，他的团队发表了一项新颖的研究，研究了一类特定亚原子粒子的性质，量子物理学家近一个世纪以来一直没有意识到这种亚原子粒子的存在。

Chiu和他的同事提出了一个新的理论框架来解释这些被称为Weyl费米子的粒子如何在某些材料中相互作用。Chiu说，本月早些时候发表在NatureCommunications上的研究结果超越了阿尔伯特·爱因斯坦相对论的框架，探索了这些神秘粒子。

外尔费米子于2015年由东北大学和普林斯顿大学的一组物理学家首次发现。这一发现结束了对无质量粒子的85年搜索，该粒子被认为是其他亚原子粒子的基本组成部分，因为它的存在最早是由物理学家赫尔曼·外尔(HermannWeyl)在1929年提出的。

2015年6月，Bansil和研究小组预测，一种称为砷化钽(TaAs)的特定晶体材料将承载Weyl费米子。不久之后，研究人员在一篇实验论文中通过光发射光谱证明了TaAs中粒子的存在。

这一发现引发了对外尔费米子在不同材料中的实验和理论探索的热潮，因为缺乏对它们实际行为的机械解释。

“外尔费米子是相对论性粒子，实际上直到2015年才被看到或观察到，”Chiu说。“我们在这项工作中的主要重点是了解这些准粒子如何相互作用，以及这些相互作用背后的机制。

他说，研究人员发现中最重要的部分是，这些量子级相互作用的新框架挑战了时空中存在的“因果关系”的长期观点。在爱因斯坦的相对论中，传统的因果关系(或仅仅是因果关系)的观点是它是“时间顺序”的，这意味着它是根据时间顺序建立的。在这种观点下，因果关系是指一个事件只能受到过去光锥内发生的其他事件的影响的原则，Chiu说。

“这意味着，如果'A'导致事件'B'，那么事件'A'必须在空间和时间上发生在事件'B'之前，”他说。“光锥形成了事件视界或时空中的边界，它区分了因果关系和没有因果关系的事件。

换句话说，没有物体或信号可以超过光速。这个原理有时被称为相对论中的因果关系原理。Chiu说，相对论中的因果关系概念很重要，因为它对宇宙中可以观察到和测量的东西设定了基本限制。

Chiu和他的同事没有从时空中考虑Weyl费米子的行为，而是说这些因果相互作用被更好地理解为“能量-动量”空间中可测量变化的结果。

“我们的研究首次展示了时空中因果关系和相关事件视界的关键概念如何延续到相关外尔材料领域，从而揭示了凝聚态物质和高能物理学之间的基本联系，”Chiu说。

他说，这项工作“为探索粒子世界和我们每天经历的更大世界之间的新联系开辟了机会。

“这项研究首次揭示了爱因斯坦相对论中的因果关系思想-并导致'光锥'和'事件视界'的概念已成为电影和普通科幻作品的内容-可以推广并扩展到量子材料世界，”Bansil说，

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