Mysteriöse Teilchen nach jahrzehntelanger Suche gefunden


Eine schwer fassbare Teilchen, das seinen eigenen Antiteilchen ist gefunden, und wenn bestätigt, wäre das erste Mal ein Phänomen vor Jahrzehnten vorausgesagt in einem realen System gesehen hat.

Einige Forscher vermuten, dass in Zukunft dieses mysteriöse Teilchen genannt ein Majorana Fermion bei Bits von Informationen in Quanten-Computern nützlich sein könnte.

In einer Publikation in der Zeitschrift Science Donnerstag sagte Vincent Mourikand Leo P. Kouwenhoven, konnten sie die Majorana Fermionen angezeigt werden, indem man eine kleine Schaltung um ein Magnetfeld zu machen.

Bis jetzt war die einzige Empfehlung des Partikels Existenz eine Theorie die durch italienische Physiker Ettore Majorana 1937, Majorana Fermion voraussagte. [Infografik: kleinsten Teilchen der Natur seziert]

Während die Beweise stark ist, gibt es noch weitere Experimente zu tun, um den Befund zu bestätigen. Aber das kann passend: Majorana selbst wurde durch viele Konten, ein brillanter Physiker. (Er war der erste, der eine theoretische Grundlage für die Existenz von Neutronen zu schlagen.) Aber im Jahre 1938, er nahm eine Bootsfahrt von Neapel nach Palermo und verschwand. Seine Leiche wurde nie gefunden, und die Umstände seines Verschwindens sind geheimnisvolle geblieben.

Verrückte Partikel

Elementarteilchen kommen in zwei Arten: Fermionen und Bosonen. Fermionen sind Teilchen wie Elektronen, Leptonen und Quarks (die ihrerseits machen aus Protonen und Neutronen). Fermionen bilden Materie und gehorchen Pauli Ausschliessungsprinzip, die besagt, dass zwei Teilchen im Gerichtsstaat Wirkungsquanten zur gleichen Zeit sein können. (Deshalb zwei Protonen oder Neutronen, z. B. auf einmal an der gleichen Stelle sein können). Bosonen sind Dinge wie Photonen und W-Teilchen, die Kräfte zu tragen.

Majorana Fermionen sind so besonders, weil sie anders als andere Fermionen sind die Antiteilchen haben — Teilchen, die die gleiche Masse aber entgegengesetzte Ladung. Ein Elektron ist negativ geladen und ihre Antiteilchen ist ein Positron. Wenn ein Partikel, wie z. B. ein Elektron kommt in Kontakt mit ihren Antiteilchen (in diesem Fall, ein Positron), vernichten die beiden, in energetischen Photonen in diesem Beispiel zu verwandeln.

Allerdings sind Bosonen, Teilchen, die ihre eigenen Antiteilchen sind und sie nicht vernichten, wenn sie einander berühren. Majorana Fermionen sind wie Photonen in dieser Hinsicht, da sie als ihre eigenen Antiteilchen fungieren. Aber im Gegensatz zu den Photonen, Majoranas wird noch vernichten, wenn sie ihre Vettern Antimaterie zu treffen. (Neutrinos können auch so sein, aber es ist noch nicht klar und ist ein aktives Gebiet der Forschung).

Darüber hinaus sind im Gegensatz zu herkömmlichen Teilchen Majoranas "Quasiteilchen," die sich aus der kollektiven Eigenschaften eines Materials ergeben. Dies geschieht in gewöhnlicher Bereichen sowie; zum Beispiel tragen in Solid-State-Elektronik, Elektronen negative Ladungen, während sie "Löcher" mit einer positiven Ladung hinterlassen; Diese Löcher verhalten sich wie echte Teilchen, obwohl sie nur aufgrund des Verhaltens von Elektronen erscheinen.

Machen Majoranas

Um zu versuchen, das mysteriöse Partikel erzeugen, machte sich das Team ein Experiment, das das kollektive Verhalten der Partikel beteiligt. Für das Experiment verwendet sie Nanodrähte, die sind in der Lage, solche Quasiteilchen zu produzieren, wenn sie unter dem Einfluss eines magnetischen Feldes platziert werden. Die Ergebnisse zeigten eine verräterische Zeichen der Majorana-Teilchen produziert – einen gewissen Höhepunkt Leitfähigkeit.

Es ist zwar eine bestimmte Entdeckung nicht, sagte Kouwenhoven glaubt, dass der Beweis ist ziemlich stark. Das ist zum Teil, weil er einen Vortrag auf der Tagung der American Physical Society im Februar, wo er sagte, er könnte die Majoranas gefunden haben. Seitdem, und als Reaktion auf eine Menge Fragen von anderen im Feld kam er mit mehrere Tests, um sicherzustellen, dass er alles richtig gemacht.

Wenn der Befund bestätigt wird, bieten Majoranas eine einfachere Möglichkeit der Speicherung von Informationen in Quanten-Computern, die derzeit auf Atome verlassen; Diese Atome instabil mit sogar eine kleine Störung, während Majoranas viel einfacher wäre, stabil zu halten.

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