Ферміон Майорани

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Етторе Майорана, який передбачив існування ферміона Майорани 1937 року

Ферміон Майорани — гіпотетична частинка зі спіном 1/2, що є власною античастинкою. Можливість існування такої частинки теоретизував Етторе Майорана 1937 року[1]. Ферміон Майорани може бути тільки нейтральною частинкою. У контексті, коли мова йде про ферміон Майорани, всі інші ферміони, що не є власними античастинками, називають діраковими.

Жоден ферміон у рамках Стандартної моделі не є ферміоном Майорани. Однак, нейтрино може бути ферміоном Майорани, якщо вийти за межі Стандартної моделі. Якщо нейтрино має масу і є ферміоном Майорани, то можливий безнейтринний подвійний бета-розпад, в якому число лептонів не зберігається. Досі жодного випадку безнейтринного подвійного бета-розпаду не спостерігалося. Якщо він існує, то це надзвичайно рідкісна подія. Однак, експерименти з його реєстрації продовжуються, оскільки це задача, що стосується фундаментальних засад фізики.

Квазічастинки майоранівські ферміони[ред.ред. код]

У фізиці конденсованих середовищ розглядається можливість існування квазічастинок, що описуються як майоранівські ферміони. Наразі немає остаточних та переконливих свідчень про існування таких квазічастинок, проте було зроблено експерименти, у яких спостерігалися "кандидати" на ферміони Майорани.

У 2012 році вчені з Делфтського технічного університету повідомили про свій експеримент із напівпровідниковим нанодротом з антимоніду індію, приєднаним з одного боку до звичайного металевого електороду, а з іншого — до надпровідного електроду[2][3]. Ефекти, які вдалося спостерігати у такій системі, можна пояснити за допомогою гіпотези про утворення квазічастинок майоранівських ферміонів у цьому нанодроті.

В 2014 році вченими Принстонського університету вперше спостерігалися свідчення зв'язаних станів Майорани при використанні низько-температурного тунельного мікроскопа.[4][5] Було припущено, що зв'язані стани Майорани з'являються на краях ланцюга атомів заліза, що формуються на поверхні свинцю, коли той знаходиться в стані надпровідності. Фізик Джейсон Аліцеа з Каліфорнійського технологічного інституту, що не брав участі в цьому відкритті, сказав що ця робота надає «переконливе свідчення» існування ферміонів Майорани, але «ми повинні припускати можливість інших пояснень — навіть якщо прямо зараз немає відповідних кандидатів.»[6]

Потенційне застосування[ред.ред. код]

У науковій спільноті ведеться дискусія стосовно можливості побудови кубітів (ключової складової квантового комп’ютеру) на базі квазічастинок майоранівськіх ферміонів[7].

Примітки[ред.ред. код]

  1. E. Majorana (1937). Teoria simmetrica dell’elettrone e del positrone. Nuovo Cimento (Italian) 14. с. 171. Переклад англійською. 
  2. Signatures of Majorana Fermions in Hybrid Superconductor-Semiconductor Nanowire Devices. 25 May, 2012. doi=10.1126/science.1222360
  3. Elusive Majorana fermions may be lurking in a cold nanowire, Ars Technica. http://arstechnica.com/science/2012/04/experiment-may-have-found-majorana-fermions-in-a-nanowire/
  4. Nadj-Perge, Stevan; Drozdov, Ilya K.; Li, Jian; Chen, Hua; Jeon, Sangjun; Seo, Jungpil; MacDonald, Allan H.; Bernevig, B. Andrei; Yazdani, Ali (2 October 2014). Observation of Majorana fermions in ferromagnetic atomic chains on a superconductor. Science. doi:10.1126/science.1259327. (потрібна підписка). 
  5. Majorana fermion: Physicists observe elusive particle that is its own antiparticle. Phys.org. October 2, 2014. Процитовано 3 October 2014. 
  6. New Particle Is Both Matter and Antimatter. Scientific American. October 2, 2014. Процитовано 3 October 2014. 
  7. http://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.85.121405