Przełom w fizyce? Odkryto fermion Majorany

Naukowcy z Uniwersytetu Technicznego z Delft oraz Fundacji Podstawowych Badań Materii (FOM Foundation) poinformowali o odkryciu długo poszukiwanej cząstki Majorany.

W latach 30. ubiegłego wieku włoski fizyk Ettore Majorana postulował, na podstawie teorii kwantowej, istnienie niezwykłej cząstki - fermionu, który jest jednocześnie swoją własną antycząstką. Fermion Majorany znajdowałby się dokładnie na granicy materii i antymaterii. To bardzo interesujące cząstki. Pozwolą bowiem badać nie tylko fundamentalne prawa fizyki, ale mogą odegrać ważną rolę w kosmologii. Istnieje teoria mówiąca, że ciemna materia jest zbudowana właśnie z fermionów Majorany. Niektórzy naukowcy uważają, że cząstka ta może posłużyć do budowy komputerów kwantowych.

Holenderscy naukowcy, pracujący pod kierunkiem profesora Leo Kouwenhovena, stworzyli urządzenie elektroniczne, w którym na jednym z końców nanokabla pojawia się para fermionów Majorany. Osiągnęli to dzięki wykorzystaniu niezwykłe małego nanokabla, które przygotowali uczeni z Uniwersytetu Technologii z Eindhoven. Kable wykonane z antymonu indu połączono za pomocą złota z nadprzewodnikiem z niobu, a całość potraktowano silnym polem magnetycznym.

Wyniki dokonanych przez nas pomiarów mogą być wyjaśnione tylko pojawieniem się tam pary fermionów Majorany - powiedział Kouwenhoven.

Teoretycznie fermiony Majorany można wykryć w akceleratorach cząstek. Jednak Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) nie jest wystarczająco czuły, by je znaleźć. Pozostało zatem inne wyjście - poszukiwanie fermionów Majorany w odpowiednio zaprojektowanych nanostrukturach.

Magia mechaniki kwantowej polega na tym, że uzyskana w ten sposób cząstka Majorany jest podobna do tej, którą można uzyskać w akceleratorze. Jednak bardzo trudno jest zaprojektować takie nanostruktury - stwierdził Kouwenhoven.

Pierwsze sygnały świadczące o tym, że być może opracowano odpowiednią nanostrukturę, pojawiły się w roku 2010. Wtedy to z Kouwenhovenem skontaktował się Microsoft i zaproponował utworzenie w ramach FOM specjalnego programu, który finansowałby dalsze poszukiwania fermionu Majorany.

Teraz Uniwersytet z Delft oficjalnie poinformował o odkryciu długo poszukiwanej cząsteczki.