Физики наблюдают неуловимую частицу - Фермион Майораны

08.10.2014 21:10

506

Фермион Майораны (Majorana fermion) — таинственная частица, которая является ее собственной античастицей, что наблюдается впервые.

Впервые предсказал частицу блестящий итальянский теоретический физик Этторе Майорана, который имел краткую карьеру в 1920- 30-ых, но исчез загадочно в возрасте 32 лет. Фермион Майораны является загадочной частицей, которая может существовать на границе вещества и антивещества.

Любопытно является то, как считает, что это может быть и материальная частица, и ее собственная соответствующая античастица.

Когда материя и антивещество сталкиваются, они как правило исчезают во взрыве энергии, что не так с Фермион Майораны, которая, как считают, будет стабильной и надежной.

На основании этих признаков частица может способствовать решению других тайн, возможно даже пересматривая природу Вселенной.

Некоторые ученые предлагают, чтобы Фермион Майораны составлял таинственную «темную материю», которая, как думают, сформировала больше чем 70% Вселенной.

Несмотря на широкий научный интерес, было небольшое продвижение обнаружения частицы до 2001, когда профессор Алексей Китаев Калифорнийского университета предсказал, что Фермион Майораны появится в каждом конце провода сверхпроводимости.

В 2012 году голландские физики сообщили доказательства электрической характеристики сигнала нейтрального Фермион Майораны в антимонида индия нанопроводов, контактировавших с одной нормальной (из золота) и одной сверхпроводящей (из ниобий нитрида титана) клемой электрода. Некоторые исследователи, однако, утверждают, что другие явления могут производить тот же сигнал.

В 2013 профессор Али Яздэни и профессор Андрей Берневиг, оба из Принстонского университета, объединились, чтобы попытаться найти более категорическое наблюдение за Фермион Майораны, захватив его изборажение.

Они предложили новый подход в том, что частица Фермион Майораны могла произойти в материалах, которые сочетают магнетизм и сверхпроводимость, и что такая частица могла непосредственно наблюдаться, используя устройство, названное микроскопом сканирующего туннельного просмотра.

«Это — самый прямой способ найти Фермион Майораны, так как это, как ожидают, появится на краю определенных материалов. Если Вы хотите найти эту частицу в пределах материала, Вы должны использовать такой микроскоп, который позволяет Вам видеть, где это фактически есть», — объяснил профессор Яздэни, который является старшим автором работы, опубликованной в журнале Science.

Профессор Яздэни и его коллеги, используя установки, создали запуски с ультрачистым кристаллом первыми, атомы которого естественно выстраиваются в линию в переменных рядах, которые оставляют атомарно тонкие горные хребты на поверхности кристалла.

Они тогда внесли чистое железо в один из этих горных хребтов, чтобы создать провод, который шириной только в один атом и приблизительно толщиной в три атома.

Ученые взяли на себя инициативу и встроенный железный провод при помощи сканирующего туннельного микроскопа-и охладили систему до минус 272 градусов по Цельсию, на один градус выше абсолютного нуля.

После месяцев кропотливой работы они подтвердили, что сверхпроводимость в железном проводе соответствовала условиям, требуемым для создания Фермион Майораны в их материале.

В конечном счете, микроскоп был также способен обнаруживать электрически нейтральный сигнал на концах проводов, аналогичных тем, которые наблюдались в голландском эксперименте

Однако, установка также позволила команде непосредственно визуализировать, как сигнал изменяется вдоль провода, по существу нанося на карту квантовую вероятность обнаружения Фермион Майораны вдоль провода и точного определения, что это появляется в концах провода.

«Это показывает, что этот сигнал живет только на краю. Это – ключ», — завершил профессор Яздэни.