外尔费米子 中科院被《科学》拒稿 让普林斯顿“先”发现了外尔费米子

过去几天，一则中国科学家发现“外尔费米子”的消息在媒体引起关注，更有媒体声称，该发现能实现智能手机一年充一次电。而在这一重大发现的背后，又一桩科学公案正在发酵。

7月16日，《科学》在线发表了美国普林斯顿大学物理学家扎伊德·哈桑的实验结果，他宣布他们在“外半金属”中发现了“外费米子”。同一天，《科学》在网上公布了麻省理工学院卢玲等人的研究成果，研究团队宣布在光学晶体中发现了“外玻色子”。

到了7月20日，中科院物理所官网发布消息称，由中科院物理所方忠研究员率领的科研团队首次发现了具有左旋和右旋两种不同“手性”的电子态——外尔费米子。值得注意的是，消息中有这么一句：“该发现从理论预言到实验观测的全过程，都是由我国科学家独立完成。”

中国科学院物理研究所官网发布消息

中科院并未直言，到底是他们还是普林斯顿团队“先”发现了外尔费米子，但微博上却有网友怀疑中科院“晚了”，甚至指责其“作假”。

韦尔费米子的概念可以追溯到1929年。德国科学家韦尔指出，没有“质量”的三维电子可以分为两种不同的“手性”:左手和右手，这就是韦尔费米子。80多年来，科学家们没有在实验中观察到外层费米子。这意味着，即使有完整的理论推导和公式计算，未经实验验证的结论也不是“发现”。因此，普林斯顿大学、中国科学院等科研机构展开了激烈的“科研竞赛”。

有意思的是，目前人们多关注几大科研机构的“竞跑”，忽略了普林斯顿和麻省理工的发表文章的第一作者都是华裔，且论文作者团队里也以华裔为主。

事实上，麻省理工学院和普林斯顿大学已经与中国的浙江大学和北京大学合作。

普林斯顿·哈桑的团队

一个网站五天里的三篇文章

来自麻省理工学院的卢玲等人并没有直接参加中科院和普林斯顿在发现外费米子竞赛中的角逐，但当另外两个团队宣布发现外费米子时，卢玲的团队也宣布发现了另一个外粒子。所以麻省理工学院的这个研究团队也卷入了这场争论。

普林斯顿团队在arXiv上发表了理论预测，并于2014年11月24日向《自然通讯》提交了这篇论文。

7月27日，陆凌接受本站专访。他介绍，物理学界有一个arXiv网站，学者无需经过审稿就可以将研究成果贴在网站上，与同行交流。有意思的是，2015年2月，短短5天的时间里，arXiv网站就连续出现了3篇有关“发现外尔粒子”的实验文章：2月11日，麻省理工团队率先贴出文章；2月12日，普林斯顿团队贴出文章；2月16日，中科院团队也贴出文章。

2014年12月31日，中国科学院团队公开预言，在TaAs、TaP、NbAs arXiv、NbP上可以发现“外费米子”。

为什么三个团队紧接着贴出了文章？陆凌解释说，这是学界里的“竞争”。“我的文章比你的早发出来，就占了先机，后来者就需要在自己的文章中引用之前的工作。”他说，“我在2月11日先贴了，他们看到我贴了，即使实验没有做完也必须贴，否则就失去了对外宣称‘首次独立发现’的资格。”

其中，中科院队和普林斯顿队是直接竞争。不同于卢玲发现的外尔玻色子，中国科学院和普林斯顿团队的研究在材料、数据、理论和实验等方面几乎完全相同，都在争夺“外尔费米子”的“首次发现”。

但陆凌强调，尽管文章公布有“先后”，但他相信三个团队都是各自独立完成实验的。对于这样的工作而言，“实验工作不可能在几天之内因为‘看到别人的东西’就能完成，来不及的。”

三方投稿，为什么被中科院拒绝？

当然，竞赛绝不限于arXiv网站。麻省理工学院团队、普林斯顿团队于2月15日将自己的文章正式投给《科学》杂志，中科院团队也于2月17日向《科学》杂志投稿。然而，到了7月16日，《科学》在线发表了麻省理工学院团队和普林斯顿团队的研究成果，而中科院团队的论文在6月17日遭遇拒稿处理。

7月27日，我们的网站向《科学》杂志发了一封关于拒绝理由的信，其公关部执行主任米根·费伦回应称，“我们不会对任何可能的拒绝理由发表评论，我们无权肯定或否定同行评审过程。《科学》杂志每年收到的学术稿件超过13000篇，录取率只有7%，所以大部分论文都因为各种原因被拒。”

本站从国内物理学界了解到，中科院团队和普林斯顿团队几乎是同时观测到了外尔费米子，而普林斯顿团队提前两天给了《科学》杂志。但一位不愿具名的国内物理学家对本站表示，中科院团队的数据比普林斯顿团队更好，中方团队先观测到了表面态的费米弧，随后把结果写成论文提交给了《科学》杂志，过了一个月之后该团队又观测到了体态中的外尔锥，又把这部分内容给了别的杂志。后来，《科学》杂志的审稿人提出修改意见，要求中方把体态的内容加进去，但是这部分内容已经给了别的杂志，所以没办法满足《科学》的修稿要求。

当本网站要求中科院团队验证这个问题时，中科院团队的几位成员表示，以自己的名义回答这个问题不方便，并表示研究团队会统一发声。据悉，中科院团队此前的两篇论文将在其他国际期刊发表。

此前，普林斯顿团队领导人、物理学家扎伊德·哈桑则在电子邮件中回复《中国科学报》：“我们将实验成果向《科学》杂志投稿，审稿中没有收到修改意见。”

“很多人会说，外国学术期刊是不是歧视中国科学家？这可能是片面的。中科院的文章没有一起出现在《科学》上，但毕竟中科院用这个实验结果在短期内发表了两篇高水平论文，而另外两个团队只有一篇。”卢玲说。

7月16日，英国皇家化学协会网站报道说：“有两个国际研究组声称发现了电子学的基本建筑单元——外尔费米子。”这两个国际研究组，正是普林斯顿团队和中科院物理所。英国皇家化学协会完全独立于中科院物理所、普林斯顿大学以及麻省理工学院。

实验中观察到的费米弧

普林斯顿有无“借鉴”中科院的成果？

目前，中国科学院物理研究所、官方网站、中国科学杂志的报道都突出了中国科学院团队的一个突破，那就是在2014年12月31日，他们率先公开预言在TaAs、TaP、NbAs和NbP上可以找到“外费米子”。这一系列材料可以自然合成，不需要掺杂等细致复杂的调控，更有利于实验发现。

在《中国科学报》的描述中：这一理论成果立即受到同行的关注，包括中科院物理所、北京大学、普林斯顿大学等在内的国际上众多实验小组都投入到了竞赛般的实验验证工作中。

中国科学院物理研究所研究员戴7月18日在个人博客上写道:“磁性材料中总是存在磁畴，这使得很难观察到国外半金属的许多重要特征。因此，非磁性外来半金属材料的发现成为该领域发展的关键。”

对此，陆凌表示赞同，因为此前中美科学家提出过约十类电子外尔材料，但都还没能被实验证实。其中一点因素就是很多材料有磁性，影响观测。所以这四种非磁性，元素简单的外尔半金属对于发现“外尔费米子”确实重要。陆凌同时表示自己发现外尔玻色子的实验也是基于非磁性的光学材料，这一的理论工作在2012年7月2日发表在arXiv上。

“但据我所知，事实上，普林斯顿团队在2014年11月24日向《自然通讯》杂志提交了一篇文章，也是对这类材料的理论预测，但并没有在arXiv网站上公开发布。”刘玲说。换句话说，中国科学院团队是第一个向公众做出预测的，但可以说，普林斯顿团队是第一个向学术期刊提交预测的。

据《中国科学报》报道，1月5日，中科院团队也收到了来自普林斯顿哈桑团队的一封信。信中告知，他们也有类似的工作。本站搜索发现，普林斯顿团队确实于2015年1月5日在arXiv上公开了理论预测，也确实于2014年11月24日向《自然通讯》杂志提交了这篇论文。

然而，在《中国科学报》的报道中，中科院团队成员翁宏明表示:“哈桑团队在这篇文章中使用了我参与的计算软件包，并引用了2009年发表的一篇文章，我是第一作者。”而在该领域一位不具名的研究者看来，哈桑的预测更像是“由空出现”。“甚至没有严格的数学证明，只有预言。”研究人员表示，随着arXiv网站上公布的这两项研究的先后顺序，人们不禁怀疑哈桑的团队是否完全独立。

本站在普林斯顿大学官网找到了一篇官方声明，声明引用了普林斯顿团队论文的第一作者、普林斯顿大学物理系、博士后研究助理 Su-Yang Xu的话，“我们的工作，从理论到实验全部都是独一无二的。” Su-Yang Xu说，“理论家告诉我们，一些化合物可能会显示出新的或者有趣的属性。随后，我们获取样本并进行实验验证。我们自己提出了理论预测并完成了实验。”

哈桑也在邮件中回答了这个网站的问题。“我们在这个问题上的立场已经在这份声明中明确阐述，这份声明是我们研究合法性的证据。”

对于翁红明提出的质疑，哈桑回应称，“我们研究使用的是公开免费的软件。我们的工作是基于我们早期出版的关于拓扑绝缘体的论文，最早可追溯到2008年，在《自然》杂志和《科学》杂志上都可以找到。当然，我们的论文引用了很多研究团队的多篇论文，但是没有一篇发现了外尔费米子。”

“我相信这两本杂志对论文的正确性有自己的判断。”哈桑回应说:“科学杂志愿意接受我们的论文，因为我们的论文是正确的。经过仔细核实，所有评审人员都同意这一点。只有当他们达成共识时，他们才会决定出版。听说很多人的论文被拒绝了，不仅仅是中科院团队的论文。《科学》杂志在其官方网站上给出了许多拒绝论文的理由，比如论文不准确、不完整或不可理解。但不知道他们为什么拒绝中科院团队的稿件。”

普林斯顿·哈桑团队对Exorbin的发现，左上显示TaAs晶体，右上显示Exorbin半金属中的Exorbin和表面的费米弧，右上左下的加号和减号显示Exorbin在晶体中的特定手性，右下显示Exorbin的“磁单极”属性。

外尔费米子能让手机一年一充电？

虽然“发现”一个接一个备受争议，但不少媒体已经开始宣称Verfermion的发现对智能手机有重大影响，可以解决智能电子设备待机时间短、耗电快的问题。例如，正如香港《南华早报》网站7月23日报道的那样，这一突破性发现将极大地推动未来技术的发展，例如比目前的超级计算机运行速度更快的量子计算机，以及每年可以充电一次的智能手机。

不少网友对“一年一充电的智能手机”表示怀疑，称这是天方夜谭。对此，本站致电中科学物理所综合处处长魏红祥，对方解释说，这是媒体的误传，“外尔费米子的发现确实可以节省器件能耗，增长待机时间，但‘一年充一次电’恐怕是记者写出来夺人眼球，这只能是未来的一种期待。”魏红祥还表示，由于网上出现各种“发现外尔费米子”的消息，其中不乏错漏，中科院团队研究员会尽快出一篇声明，解答疑问。

对于目前广泛流传的“发现外尔费米子，手机就能一年一充”，陆凌也直言这夸大了。他解释说，现在科学家只是验证了能发现“外尔费米子”的一类材料，这类材料的具体研究还有一段路要走。是不是可以找到更好的材料？有了这些材料之后能在哪些器件中被用到？就算能用能否比现有器件更好？这些都是未知数。“当然从理论上说是有应用前景的，但是直接把现阶段的成果和生活联系在一起，太早了。”