Доказаха наличието на частица, което е своя собствена античастица

Учените от Станфорд и Университета на Калифорния след 80 години търсения, откриха доказателства за съществуването на частици, наречени майорана, които са античастици на себе си, съобщава ScienceDaily.

Физиците смятат, че в бъдеще тяхното откритие ще помогне за създаване на мощни квантови компютри.

В новото изследване, публикувано в списание Science, физиците успяха да докажат хипотезата си.

През 1928 г. физикът Пол Дирак направи удивителното тогава предсказание, че всяка фундаментална частица във Вселената има античастица - близнак, но с противоположен заряд. Когато частица и античастица се срещнат, те се унищожават взаимно, освобождавайки много енергия. Няколко години по-късно е открита първата частица антиматерия - противоположната на електрона, наречена позитрон и антиматерия става бързо част от популярната култура.

Но през 1937 г. друг брилянтен физик, Еторе Майорана (Ettore Majorana), въведе обрат - той прогнозира, че в класа на частиците, известни като фермиони, сред които са протони, неутрони, електрони, неутрино и кварки, трябва да има частици, които са собствените им античастици.

Учените подозират, че неутриното - малки неутрални частици, които пътуват през космоса - биха могли да бъдат майорана фермиони, но засега нямат конкретни доказателства. Вместо това, единствените майорана фермиони, за които учените разполагат с доказателства, са под формата на "квазичастици", смущения в рамките на материал, които се държат като частици, но всъщност са резултат от колективното движение на много електрони. 

Процесът, който води до тези квазичастици е близък до начина, по който енергията се превръща за кратко във "виртуални" частици и обратно в енергия в космическия вакуум, според известното уравнение на Айнщайн E = mc². Макар квазичастиците да не са по своята природа частици, те все пак се считат за истински майорана фермиони.

^{Източник: Stanford University}

Учените използват два ултратънки филма.

"Външният филм играе роля на свръхпроводник, а долният - на топологичен изолатор, който провежда ток само по повърхността или ръбовете, но не и през сърцевината. Като ги комбинират, получават свръхпроводящ топологичен изолатор, в който електроните бързо се придвижва по двата края на повърхността на филма" - обясняват учените от Станфордския университет.

Благодарение на тази конструкция част на електроните се придвижват по протежение на единия ръб на филма в една посока, а в противоположния край на филма електроните се движат в обратна посока. С помощта на магнит учените успяват да контролират потока на електроните и в крайна сметка да намерят елементарната частица, която търсят.

Подписът на майорана фермионите е скок на проводимостта с половината от нормалния размер, обяснява Science News.

Тъй като майорана фермионът е своята собствена античастица, разказва теоретичният физик Shoucheng Zhang от Станфордския университет, "в един много груб смисъл, това е половината от обикновената частица", в резултат на което е и половината по големина скок.

Откриването на този подпис е "единственото доказателство за наличието на майорана фермиони", пише в проучването съавторът Канг Уанг (Kang Wang) от Университета на Калифорния. 

Физиците решават да нарекат открития фермион "ангелска частица" в чест на бомбата, която имала свойствата на материя и антиматерия, описана в  романа на писателя Дан Браун "Ангели и демони". Учените смятат, че фермионът майорана ще помогне да се създадат мощни квантовите компютри.

Още по темата

16/05/2016

Физика

Мамо, от къде идва масата на майорана неутриното?

06/04/2016

Физика

Ново квантово състояние на материята - спинова течност

26/01/2016

Физика

Факти за антиматерията, които може би не знаете

19/07/2015

Физика

Призрачни частици без маса, създадени наскоро, могат да направят компютрите 3000 пъти по-мощни