Science 撤稿“天使粒子”论文，原始数据受质疑

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11月18日，Science撤下了王康隆、张首晟等科学家完成的著名“天使粒子”论文。2021年3月Nature也撤回了代尔夫特理工大学的一篇“天使粒子”相关的论文。两篇重量级论文的倒下，令天使粒子研究陷入一地鸡毛的尴尬处境。

Science本次撤下的论文是《量子反常霍尔绝缘体-超导体结构中的手征马约拉纳费米子模》(Chiral Majorana fermion modes in a quantum anomalous Hall insulator–superconductor structure)，该论文于2017年发布，由王康隆、张首晟等科学家主导完成，作者声称首次观测到了手征马约拉纳费米子模，也就是首次发现了天使粒子存在的证据。该文甫一问世，便轰动了世界，被视作是对基础物理的重大突破。

Science发表的撤稿通知

然而，该文也随即引来了巨大的争议，主要的问题是一些国际研究小组尝试复现实验结果，但是没有成功。五年后的今天，Science终于决定对该文撤稿。撤稿声明称：“未能复现实验结果的读者要求作者提供原始数据，但这些原始数据的来源随后受到质疑。此外，对原始数据与已公布数据的分析表明，两部分数据存在谬误与不一致之处。这些问题令Science编辑部对论文结论失去了信心，我们因此提起了撤稿程序。”

据悉，该论文的 A. L. Stern、J. Wang 和 B. Lian三位合著者同意编辑部的撤稿意见。而连同王康隆、何庆林、寇煦丰三位通讯作者在内的14位合著者均不同意撤稿。另有两位合著者未回复意见。该论文共有四位通讯作者，但第四位通讯作者张首晟已经去世。因此，论文的主要负责人及大部分合著者，都没有就撤稿意见与Science编辑部达成共识。

张首晟教授

据《中国科学报》报道，该工作主要负责人、通讯作者之一，加州大学洛杉矶分校王康隆教授回应撤稿称：“我们所有的数据都是真实的。在论文发表五年后，我们还可以从UC Irvine（加州大学尔湾分校）服务器找到原来用于该论文的实验数据的文件，其中有些文件是重复实验的数据。此外，我们实验室新的研究人员们也重复了论文实验结果；别的科学家采用我们提供的样品，也已经将实验结果重复出来，显示了我们2017年论文中的量化结果。我们坚持认为我们的论文具有科学价值。我们认为，Science的编辑决定是没有根据而且不公正的。”

而Science的新闻组副主任Matthew Wright则覆函《中国科学报》披露说：“《Science》杂志编辑部与多名专家协商后作出了这个决定，这些专家都签署了保密协议。经过仔细和详尽的审议，编辑们得出结论认为，作者没有对他们被要求提供的原始数据中不合规之处作出科学合理的解释。”

天使折翼，一地鸡毛

马约拉纳费米子，又称天使粒子。是被科学家预言存在的一种基本粒子。基本粒子分为费米子和玻色子两种。1928 年，英国理论物理学家保罗·狄拉克( P. A. M. Dirac) 预言：宇宙中每一个基本费米粒子必然有相对应的反粒子。这一理论曾被视为真理。但在1937 年，意大利理论物理学家埃托雷·马约拉纳( E. Majorana) 则预言了马约拉纳费米子的存在，它的神奇之处在于其反粒子就是它本身。

然而科学家们一直没有能在自然界中发现马约拉纳费米子存在的有力证据。即便发现了一些可能的证据，但也都不能排除其他效应的影响。2017 年 7 月 21 日，何庆林、寇煦丰、张首晟、王康隆等四位华人科学家领衔在发表了《量子反常霍尔绝缘体-超导体结构中的手征马约拉纳费米子模》这篇论文，宣称发现了马约拉纳费米子存在的第一个坚实证据。张首晟还为手性马约拉纳费米子取了一个通俗名字——“天使粒子”。

毫无疑问，天使粒子的发现会是基础物理的重大突破。

但该研究问世后却引发了巨大的争议，最主要的问题就是难以复现实验结果。2020年1月3日，Science更是在线发表了一篇Report，题为《在量子反常霍尔超导器件中缺乏手征马约拉纳费米子模的证据》(“Absence of Evidence for Chiral Majorana Modes in Quantum Anomalous Hall-Superconductor Devices”) 争锋相对地质疑何庆林、寇煦丰、张首晟、王康隆等人的研究。这也是Science首次以负面结果发表文章。（）

这篇Report认为，在毫米级的量子反常霍尔绝缘体与超导体的异质结中的半整数量子化电导平台的边缘电流不是由手性马约拉纳费米子导致，王康隆等人的“天使粒子”论文实验中的观测结果，是“覆盖在反常量子霍尔效应薄膜上的超导体条将两侧的反常量子霍尔绝缘体进行简单电学连接”所致。简言之，他们观测到的不是天使粒子所引发，而是一个“短路现象”的乌龙。

Science的编辑与审稿人一致高度评价了这篇Report，认为该文“对消除业内过去几年来在手性马约拉纳费米子实验测量方面存在的疑惑和争议具有重要意义”。 可见，Science方面对这篇天使粒子论文早已有了相当的质疑。

不单是Science，Nature此前也撤下了一篇天使粒子领域的重磅文章。

2018年3月28日，荷兰代尔夫特理工大学教授Leo Kouwenhoven的团队在Nature上发表了题为《量化的马约拉纳电导》(Quantized Majorana conductance) 的论文。2019年11月24日，匹兹堡大学的Sergey Frolov和澳大利亚新南威尔士大学的Vincent Mourik拿到了该研究的完整实验数据，经过比对后，他们发现实验数据与论文中公布的数据存在严重出入，论文得出的结论难以成立。

荷兰代尔夫特理工大学教授Leo Kouwenhoven

随后，Nature对这篇论文表达了“编辑关注”，提醒读者论文数据可能存在问题。Frolov等人再接再厉，在社交媒体上披露了更多的图片数据的疑点。最终，Kouwenhoven和21位合著者在新发表的一篇论文中，展示了实验中的更多数据，并承认此前并没有找到天使粒子。其原论文也以“技术错误”的理由被Nature撤回。

理论扎实可靠，天使粒子仍有希望

天使粒子的发现与拓扑量子计算的实现紧密相连。天使粒子领域的两篇重磅论文接连撤稿，似乎令该研究领域尤其是拓扑量子计算的前景大为暗淡（）。但是香港科技大学物理学系讲座教授戴希在《知识分子》撰文，认为天使粒子及拓扑量子计算仍然是未来可期。

他表示：“首先关于马约拉纳零能模的理论基础是非常扎实和牢固的，并没有受到任何质疑，目前的主要问题在于纳米线和超导材料的工艺尚未到达要求。

其次，虽然这次的实验结果并没有像作者声称的那样达到量子化平台，但我们也要看到，自2012年首次在超导/纳米线混合体系的输运实验中探测到零能峰以来，科学家们在样品生长、器件工艺优化等方面已经取得了非常大的进步，按照目前的发展速度，真正的量子化平台和更困难的量子编织很有可能在接下来的5到10年内实现。

再次，通过这次的撤稿事件和两年前的 “天使粒子” 实验遭质疑事件，其实说明国际学术界的自我纠偏机制还是一直在起作用的，无论是发在哪里的文章，也无论在当时引起了多大的轰动，最后都需要被同行广泛认可和接受以后才能确认是对的，而实验的可重复性是最起码的要求。”

当然，这两起撤稿事件的发生，应当对学界有更多的启发乃至警示。但如戴教授所言，天使粒子坚实的理论基础仍然可使我们对该预测抱以乐观心态。在天使以完整的面目现身之前，所有的研究都终将推动整个领域前行。

参考文献：

[1] https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf7575

[2] https://www.nature.com/articles/s41586-021-03373-x

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