| news.discovery.com

Після 80 років пошуків виявлена ​​ще одна екзотична частинка - майорановскій ферміон

Якщо ви вважаєте, що пошуки бозона Хіггса, невловимою "частинки Бога", яка забезпечує масу всіх інших часток, був самим грандіозним пошуком в історії науки, ви, безумовно, маєте рацію. Але наукове світове співтовариство постійно шукає інши екзотичні частинки, які обставлені набагато менш помпезно, ніж пошуки бозона Хіггса, але які теж дають результати, що надають величезний вплив на подальше просування науки і технологій. І до такого пошуку можна сміливо віднести пошуки екзотичної субатомної частинки, яка одночасно є своєї власної античастицей, існування якої було теоретично обгрунтовано ще в 1930-х роках і яка є ще одним кандидатом на звання частинки темної матерії. І ось недавно, за допомогою величезного і високоточного мікроскопа, висотою з двоповерховий будинок, ця дуже дивна частинка, майорановскій ферміон, була, нарешті, виявлена групою вчених з Прінстонського університету.



Майорановскій ферміон отримав свою назву на честь італійського вченого-фізика Етторе Майорана (Ettore Majorana), який в одній зі своїх робіт в 1937 році надав теоретичні обгрунтування можливості існування таких частинок, та опис можливої структури і властивостей цієї унікальної частинки. Згідно цій роботі, майорановскій ферміон, що є одночасно й речовиною і антиречовиною, може існувати в природі, і ця частка має дуже високу стабільність і дуже слабо реагує із звичайною матерією. Саме остання властивість майорановского фермиона ускладнювала його пошуки і виявлення, які тривали майже 80 років.

Пошуки майорановского фермиона кардинально відрізняються від пошуків інших елементарних часток. Наприклад, для "полювання" на бозон Хіггса потрібно будівництво найпотужнішого прискорювача, Великого адронного коллайдера, в надрах якого циркулюють такі енергії, що співставні з енергією Великого Вибуху. Короткоживучі частки, що виникають в результаті зіткнень інших високоенергетичних часток, виявляються по специфічним трекам і продуктам їх розпаду.

Майорановскі фермиони, на відміну від інших частинок, можуть бути виявлені тільки по дуже слабких слідах ефектів та їх впливу на атоми речовини і сили міжатомних взаємодій. Для цього не потрібно найпотужніших прискорювачів частинок, для цього необхідні високочутливі тунельні мікроскопи з високою роздільною здатністю. Крім цього, потрібно дуже точна настройка мікроскопа на матеріал, в якому здійснюється пошук, адже тільки таким чином майорановскій ферміон може бути видокремлений з оточення і може бути отримані його зображення.

Теорія Етторе Майорана припускає, що майорановскій ферміон виникає на межі двох матеріалів. Для того, щоб дотримати цю умову, група із Прінстонського університету виготовила на поверхні свинцевої подожкі ділянку залізного провідника, товщина якого складає всього один атом. А власне пошук і зйомка вироблялися за допомогою мега-мікроскопа лабораторії ультранизькочастотних вібрацій Прінстонського університету.

Щоб провести успішні пошуки майорановского фермиона вченим знадобилося повністю позбутися від шуму теплових коливань атомів. Для цього залізний провідник був охолоджений до температури в -272 градуса за шкалою Цельсія, тобто практично до температури 1 градуса вище абсолютного нуля. При такій температурі обидва метали перейшли в надпровідний стан, створивши ідеальні умови для формування майорановского фермиона.



Як наслідок всіх зроблених зусиль з видалення всіх можливих перешкод вчені отримали сигнали, що відповідають факту існування майорановского фермиона в місці, яке точно відповідає теоретичним розрахункам. При цьому, вченим не було потрібно для цього величезних енергій і яких-небудь екзотичних і дорогих матеріалів.

Тепер, після того, як вченим вдалося виявити факт існування майорановского фермиона, деякі галузі сучасної фізики можуть піти по зовсім іншим шляхам розвитку. Приміром, майорановскій ферміон дуже слабо взаємодіє зі звичайною матерією, в чому він схожий на іншу екзотичну і невловиму частку, - нейтрино. Незважаючи на те, що нейтрино у Всесвіті існує дуже і дуже багато, вченим ще точно невідомо, чи є у них античастка, антинейтрино, або частинки нейтрино подібні майорановскім ферміонами. Якщо це так, то і нейтрино і майорановскіе фермиони є кандидатами на звання частинок загадкової темної матерії.

Ще одним ймовірним практичним застосуванням майорановского фермиона може стати використання цієї частки в якості квантового біта, кубіта, у квантових обчислювальних систем. Подвійна сутність матерії / антиматерії цієї частинки і надзвичайно висока її стабільність можуть забезпечити надзвичайно стабільну роботу кубітів, що практично не піддаються впливу явища квантової декогеренції.
Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль