來源：科學日報
實體學家格爾曼堅信，實體定律的對稱性是自然界中最常見的定律之一。1961年，在對稱的基礎上，他将性質相似的強力基本粒子劃分為一個家族，并認為每個家族應該有八個成員。
但根據當時的實驗結果，有一個隻有七個成員的基本粒子家族，格爾曼大膽地預測有一種尚未發現的新粒子，第二年，實驗中發現了新的基本粒子。
據《科學日報》6月1日報道，使用大型強子對撞機（LHC）的歐洲科學家揭示了在第一次大爆炸的第一微秒内特殊等離子體發生了什麼的新細節。
大型強子對撞機在探索微觀世界的組成方面發揮着重要作用，是探索新粒子的重要實體裝置。随着粒子實體學标準模型的發展，許多預測的基本粒子已經得到驗證。但是，科學家如何在新粒子被實驗驗證之前預測它們呢？
它源于對數學的探索
在1920年代，英國實體學家狄拉克正在研究相對論的量子力學，他想建立一個對時間和空間坐标都是線性相對論的漲落方程。
受到奧地利實體學家泡利在量子理論中提出的"氣泡矩陣"的啟發，狄拉克将兩行兩列的矩陣演化為四行四列的矩陣，得到了後來被稱為狄拉克方程的電子波動方程。這個方程引入的粒子高速運動的許多性質已經在實驗中得到證明，這些實驗将量子力學中最初彼此獨立的重要實驗事實聯合起來。
但是狄拉克方程的特征是有負能量解，排除了不可思議的負能量狀态，還是接受它來保持方程的完美呢？狄拉克勇敢地選擇了後者，他對負能量狀态的實體圖景有着大膽的眼光。
首先，他徹底改變了"真空"的概念，并提出了真空是充滿的"負能電子海洋"的假設。然後他進一步思考，既然一片充滿負能電子的海洋相當于一個真空，那麼從電子海洋中跳出來又有什麼等價呢？然後會有一個正常的電子和一個負能空穴。他認為，這個正常電子的激發是一個正常的電子，帶有一個機關的負電荷，而這個電子被激發後留在電子的海洋中這個空穴，少一個負能量，具有正能量。他最初以為它是一個質子，但不可思議的是，這個奇怪的質子的品質比普通的質子小得多。
從對稱美的思想出發，狄拉克指出，從數學上講，這個具有正能量的奇怪"質子"必須具有與電子品質相同的品質，進而大膽地提出了"反物質"的假說：這個奇怪的"質子"是真空中的反電子，即正電子，他還提出了電荷共轭對稱的新概念。
1932年，美國實體學家安德森在研究宇宙射線時發現了狄拉克預測的正電子。實體學界引起了轟動，這激發了人們從其他粒子中尋找反粒子。
人們逐漸認識到，各種基本粒子都有相應的反粒子，這是自然界的普通法則。
回憶起他對反粒子的發現，狄拉克說："這項工作完全基于對數學的探索。
1933年，狄拉克因發現狄拉克方程而獲得諾貝爾實體學獎。
來自對實體定律的信念
在20世紀50年代，發現了數百種基本粒子，通過對它們進行分類，找出它們的性質之間的内在聯系，研究這些基本粒子的性質和結構，并找到比基本粒子更"基本"的成分，這些基本粒子成為高能實體學研究的熱門話題。
在這類研究中，實體學家格爾曼确信，實體定律的對稱性是自然界中最常見的定律之一，對稱性實際上展現了内在聯系和自然法則的和諧。是以，Gelman認為所有基本粒子都可以根據其不同的對稱性進行分類。
1961年，根據對稱性的思想，格爾曼将性質相似的強力基本粒子劃分為一個家族，并認為每個家族應該有八個成員。
但根據當時的實驗結果，有一個基本粒子家族隻有七個成員，格爾曼大膽地預測有一種尚未發現的新粒子，第二年（1962年）在實驗中發現了新的基本粒子，η度介子。
格爾曼非常憤怒：他預言了另一種名為Ω的新粒子的存在。1964年1月，美國布魯黑文實驗室的斯米奧在數千張氣泡室的照片中發現了Ω粒子衰變的痕迹。格爾曼的預言終于成真了！
η度介子和Ω粒子的相繼發現證明了格爾曼理論的有效性，進而确立了對稱法在基本粒子研究中的重要地位。
根據對稱性，有一個三維的基本表示 - 這個家族中應該有三個粒子，隻有分數電荷，即2/3，-1/3，-1/3機關電荷，但從未觀察到分數電荷。
但未被觀察到并不意味着它不存在。經過深思熟慮，格爾曼将這三個粒子命名為上誇克，下誇克和猕猴桃誇克，統稱為誇克。在他的理論中，這三個誇克及其反粒子可以用來解釋哈東的發現，這被稱為誇克模型。實體學家設計了實驗來尋找這些帶有分數電荷的自由誇克。由于誇克模型的結果與一系列實驗事實非常吻合，是以它在随後的時間内得到了發展，其成員已從三個擴充到今天的六個。
1969年，格爾曼因其"對基本粒子的分類和互相作用的貢獻"而獲得諾貝爾實體學獎。
預測的粒子仍在尋找中
粒子世界有兩個家族：費米家族，以電子和質子為代表，玻色子家族，分别以實體學家費米和玻色子命名。人們普遍認為，每個粒子都有自己的反粒子，費米子和它的反粒子就像一對長相相同，但脾氣完全相反的孿生兄弟，兩兄弟一見面就"大打"，産生的能量甚至會讓他們瞬間湮滅。
1937年，意大利實體學家埃托雷·馬約拉納（Etore Mayorana）預測，自然界中可能存在一類特殊的費米斯，而殺鐵劑的反粒子不僅看起來像它們自己，而且具有完全相同的脾氣。站在一起就像照鏡子一樣，它們的反粒子就是自己，而這個費米被稱為"Mayorana Fermi"，也被稱為"天使粒子"。在現代實體學家眼中，馬約拉納費米不僅是一種重要的基本粒子——與超對稱理論和暗物質密切相關，更重要的是，它可以在量子計算領域發揮巨大作用，是拓撲量子比特的最優載體之一。
Mayorana的預測針對的是未受累的費米，如中子和中微子。由于科學家已經發現了中子反粒子，根據Mayorana的預測，他們認為中微子本身可能是中微子。但就目前而言，關于這一說法的實驗仍在進行中，而且很困難。
大約10年前，科學家們意識到Mayolana Fermi可能是在材料實體學的實驗中制造的。是以，一場尋找馬約拉娜·費米的比賽開始了。
2017年7月21日，發表在《科學》雜志上的一篇論文引起了實體學界的關注。加州大學與斯坦福大學的研究人員合作，聲稱在一系列特殊實驗中發現了Mayolana Fermi。
但是，此粒子不是另一個粒子。宣布的發現是"友善"的Mayolana Fermi，一種在一維路徑上隻能向一個方向運作的費米，并且本身就是一個反粒子。這與80歲的Mayolana Fermi兒子非常不同，後者是由高能實體學家發現的，并且是三維的。
2018年，微軟的量子團隊在《自然》雜志上發表了一項詛咒性的研究，稱有"相當有力的證據表明Mayolana Fermi的存在"。然而，三年後。微軟因為"技術錯誤"撤回了這篇論文。
直到今天，對"天使粒子"的搜尋仍在進行中。科學家觀察自然現象背後的和諧關系和莊嚴秩序，欣賞客觀規律的力量，把這些普遍規律，即科學真理的啟示，視為自己的神聖任務和最高的精神追求。