物理学家盖尔曼确信，物理定律的对称性是自然界最普遍的定律之一。1961年，他根据对称性的思想，将性质相似的强相互作用基本粒子划分为族，认为每个族应该有8个成员。

然而，根据当时的实验结果，有一个只有七个成员的基本粒子家族。据此，格尔曼大胆预言，有一个未被发现的新粒子，并且在第二年的实验中发现了这个新的基本粒子。

据《每日科学》网站6月1日消息，一组欧洲科学家利用大型强子对撞机(LHC)揭示了BIGBANG在最初0.000001秒发生的新细节，即在一个特殊的等离子体中，在第一微秒发生了什么。这一发现引起了科学家的注意。

大型强子对撞机在探索微观世界的组成方面发挥着巨大的作用，也是探索新粒子的重要物理装置。随着粒子物理标准模型的发展，许多预测的基本粒子得到了验证。但是在新粒子被实验验证之前，科学家是如何预测的呢？

来自对数学的探索。

20世纪20年代，英国物理学家狄拉克致力于相对论量子力学的研究。他想建立一个对时间和空坐标线性且相对的波动方程。

受到奥地利物理学家泡利在量子理论中提出的“泡利矩阵”的启发，狄拉克把2行2列的矩阵变成了4行4列的矩阵，进而得到了这个后来被称为“狄拉克方程”的电子波动方程。从这个方程推导出的粒子高速运动的许多性质已经在实验中得到证实，这统一了量子力学中原本独立的重要实验事实。

然而，狄拉克方程对应的本征态具有负能量解。我们应该排除不可思议的负能量状态，还是接受它们来保持方程的完美？狄拉克勇敢地选择了后者，他大胆地想象了负能量态的物理图景。

首先，他创新了“真空”的概念，提出了真空是一个充满“负能量的电子海”的假设。然后，他进一步思索，既然填满的负能量电子海相当于真空，那么把一个电子从电子海中跳出来，相当于什么？那么就会有一个正能量态电子和一个负能量态空空穴。他认为处于正能量状态的被激发电子是一个带一个单位负电荷的普通电子，电子被激发后在电子海中留下的空空穴，带一个负能量，带一个正能量。起初，他认为这是一个“质子”，但这个奇怪的“质子”的质量比普通质子小得多，这是很难想象的。

从对称美的思想出发，狄拉克在数学上指出，这种具有正能量的奇异“质子”必须与电子具有相同的质量，于是他大胆地提出了“反物质”假说:这种奇异的“质子”就是真理中的反电子空，也就是正电子，他还提出了电荷共轭对称的新概念。

1932年，美国物理学家安德森在研究宇宙射线时发现了狄拉克预言的正电子。物理学引起了轰动，这激发了人们寻找其他粒子的反粒子。

人们逐渐认识到，各种基本粒子都有相应的反粒子，这是自然界的普遍规律。

回顾他对反粒子的发现，狄拉克指出:“这项工作完全归功于对数学的探索。”

1933年，狄拉克因发现狄拉克方程而获得诺贝尔物理学奖。

相信物理定律

在20世纪50年代，已经发现了数百种基本粒子。对这些粒子进行分类，找出它们性质之间的内在联系，研究这些基本粒子的性质和结构，寻找比基本粒子更“基础”的成分，成为高能物理研究的重点。

在这种研究中，物理学家格尔曼确信，物理规律的对称性是自然界最普遍的规律之一，这实际上反映了自然界规律的内在联系和和谐。因此，盖尔曼认为所有的基本粒子都可以根据它们不同的对称性来分类。

1961年，根据对称性的思想，格尔曼将性质相似的强相互作用基本粒子分成了若干个族，并认为每个族应该有八个成员。

然而，根据当时的实验结果，有一个只有七个成员的基本粒子家族。盖尔曼大胆预测，仍有一种新的粒子没有被发现。第二年(1962年)，在实验中发现了这个新的基本粒子——η介子。

盖尔曼失控了:他预言了另一种新粒子ω-的存在。1964年1月，美国布鲁哈文实验室的斯米奥在泡室内的数千张照片中发现了ω-粒子衰变留下的痕迹。盖尔曼的预言终于实现了！

η介子和ω粒子的相继发现证实了盖尔曼理论的正确性，从而确立了对称性方法在基本粒子研究中的重要地位。

根据对称性理论，有一个三维基本表示——这个族中应该有三个粒子，它们只能携带分数电荷，即2/3、-1/3和-1/3个单位电荷，但分数电荷从未被观测到。

但不被观察并不意味着它不存在。经过深入思考，盖尔曼将这三种粒子命名为上夸克、下夸克和奇异夸克，统称为夸克。在其理论中，这三个夸克及其反粒子可以用来解释当时发现的强子，这就是著名的夸克模型。物理学家设计了许多实验来寻找这些带有分数电荷数的自由夸克。因为夸克模型的结果与一系列实验事实吻合得很好，所以在随后的时间里也得到了发展，现在它的成员已经从三个扩大到了六个。

1969年，盖尔曼因在基本粒子的分类和相互作用方面的贡献获得了诺贝尔物理学奖。

预测的粒子仍在搜索中。

世界上有两大类粒子:以电子和质子为代表的费米族和以光子和介子为代表的玻色子族，分别以物理学家费米和玻色命名。一般认为每个粒子都有其反粒子。费米和它的反粒子就像一对脾气完全相反的同卵双胞胎兄弟。当两兄弟相遇时，他们“互相厮杀”，产生的能量甚至会让他们瞬间湮灭。

1937年，意大利物理学家埃托雷·马约拉纳预言自然界中可能存在一种特殊的费米子。这个费米子的反粒子不仅看起来和它本身一样，而且脾气也一样。两兄弟站在一起就像照镜子一样。他们的反粒子就是他们自己。这个费米子被称为“马约拉纳费米子”，也被称为“天使粒子”。在现代物理学家眼中，Mayorana费米子不仅是一个重要的基本粒子——与超对称理论和暗物质密切相关，更重要的是，它还能在量子计算领域发挥巨大作用，是拓扑量子比特的最佳载体之一。

Majorana的预测只针对不带电的费米子，如中子和中微子。由于科学家已经发现了中子的反粒子，根据majorana的预测，他们认为中微子的反粒子可能就是中微子本身。然而，目前关于这一论断的实验仍在进行，困难重重。

大约10年前，科学家们意识到在材料物理实验中可能会产生马约拉纳费米。于是，一场寻找马约拉纳费米子的竞赛开始了。

2017年7月21日，发表在《科学》杂志上的一篇论文引起了物理学界的关注。加州大学与斯坦福大学的研究人员合作，声称在一系列特殊实验中发现了马约拉纳费米子。

然而，这个粒子不是另一个粒子。这次宣布的发现是“手性”的Mayorana费米子，它只能在一维路径上沿一个方向运行，是自身的反粒子。这与高能物理学家寻找了80年的Mayorana费米子截然不同，它是三维的。

2018年，微软量子团队在《自然》杂志上发表了一项沉重的研究，称“有强有力的证据表明马约拉纳费米子的存在”。然而，三年后。微软因为一个“技术错误”撤回了论文。

如今，寻找“天使粒子”的工作仍在进行中。科学家观察自然现象背后的和谐关系和庄严秩序，认识到客观规律的力量，把揭示这一普遍规律即科学真理作为自己的神圣任务和最高精神追求。