Odkryto w końcu fermion Majorany

75 lat temu włoski fizyk Ettore Majorana przewidział na podstawie teorii kwantowej istnienie cząstki, która jednocześnie byłaby swoją antycząstką. Teraz, dzięki wysiłkowi naukowców z Uniwersytetu w Delft w końcu cząstkę tę odkryto.

Fermion Majorany odkryto wystawiając niezwykle mały (w skali nano) układ elektroniczny na działanie pola magnetycznego. Wtedy też na jednym z jego końców dało się zaobserwować nowe cząstki - a dokładniej zwiększenie przewodnictwa prądu, które wskazuje wyraźnie na wystąpienie nowych cząstek - właśnie fermionów Majorany. Mimo, że nie dostrzeżono ich bezpośrednio, zdaniem fizyków jest to i tak bardzo mocny dowód na ich istnienie.

Cząstki elementarne dzielą się zasadniczo na dwa typy - fermiony i bozony. Do tej pierwszej grupy zaliczamy na przykład elektrony, leptony i kwarki (które z kolei tworzą protony i neutrony). Odpowiadają one za tworzenie materii i zgodnie z Regułą Pauliego nie mogą znajdować się w tym samym kwantowym stanie jednocześnie (dlatego na przykład dwa protony lub neutrony nie mogą być w tym samym miejscu, w tym samym czasie). Do bozonów zaliczają się z kolei na przykład fotony.

Fermiony Majorany są zupełnie różne od innych cząstek tego typu. Standardowe fermiony bowiem posiadają swoje antycząstki - tak na przykład elektron (o ładunku ujemnym) posiada pozyton (o ładunku dodatnim) - które się wzajemnie anihilują tworząc przy tym bardzo energetyczne fotony. Bozony z kolei same są swoją antycząstką (tzn. cząstka i antycząstka wyglądają identycznie) i nie dochodzi do wzajemnej anihilacji gdy stykają się one ze sobą. I pod tym względem fermion Majorany jest do nich podobny - przy zetknięciu się dwóch cząstek tego typu nic się nie dzieje. Jednak inaczej niż fotony - fermiony Majorany będą się wzajemnie wyniszczać z antymaterią innego typu.

Jeśli odkrycie się potwierdzi, w przyszłości fermiony Majorany mogą znaleźć zastosowanie w przenoszeniu i przechowywaniu danych wewnątrz kwantowych komputerów ze względu na swoją dużą stabilność.

Ettore Majorana był uważany za prawdziwego geniusza - to on jako pierwszy zaprezentował teoretyczne podstawy istnienia neutronów. Zaginął on jednak w 1938 roku w tajemniczych okolicznościach podczas rejsu statkiem z Neapolu do Palermo. Miał on wtedy zaledwie 32 lata.

Źródło: