После 80-летних поисков – нашли

Рубрика: Новости

Ферміон Майорани – частица, сочетающий свойства вещества и антивещества (другими словами, она является своей же античастицей). Ее существование предсказали еще в 1937 году, однако только сейчас доказали экспериментально. Работа американских ученых имеет не только важное теоретическое значение: открытие может ускорить разработку сверхмощных квантовых компьютеров будущего.

 

 

 

На поверхности сверхпроводника – ультрачистого кристалла свинца – исследователи выстроили железную цепь толщиной 1 атом. При температуре -272º С фермионы начали образовываться на обоих концах цепи.

 

 

Начало октября отметился неординарным событием: команда исследователей из Принстонского и Техасского университетов (Остин, США) сообщила об обнаружении новой элементарной частицы, «ускользала» от экспериментаторов на протяжении почти 80 лет. Это значительно больше, чем в случае бозона Гіґґса, охота за которым продолжалось 48 лет.

 

Существование ферміона Майорани впервые предположил итальянский физик Этторе Майоран 1937 года. Ученый предположил, что гипотетическая частица сочетает несочетаемое: свойствах вещества и антивещества. Однако несмотря на такое наложение противоречивых свойств, ее аннигиляции не происходит. Ферміон Майорани должен быть стабильным, хотя и удивительно неуловимым.

 

Обычно, когда частицы материи контактируют со своими соответствиями с антимира, они взаимоуничтожаются, что сопровождается выделением огромного количества энергии. По мнению ряда ученых, это физическое явление можно использовать для создания ракет и космических кораблей будущего (ракета на антиматерии). Логично предположить, что частица с чертами вещества и антивещества является непрочной. Однако в случае ферміона Майорани – это не так.

 

Через внутренне противоречивую природу фермионы редко взаимодействуют с окружающей средой. Так, частицы сложно зафиксировать, но они обещают прорыв в создании квантовых компьютеров.

 

Традиционные ЭВМ осуществляют передачу данных с помощью битов, которые приобретают одного из двух значений – «0» или «1». Зато основой квантовых вычислениях станет квантовый бит – кубит: благодаря удивительным свойствам микромира (принципа суперпозиции) он может быть как нулем, так и единицей одновременно.

 

Однако исследователи столкнулись с проблемой: трудно найти частичку, которая могла бы выполнять роль кубита, не взаимодействуя с внешней средой (поскольку это разрушает квантовую систему). Ферміон Майорани мог бы здесь пригодиться.

 

Чтобы зафиксировать неуловимые частицы, понадобился огромный туннельный микроскоп, который сканирует. Его высота – два этажа.

 

«Если вы хотите обнаружить частицу в материале, нужен сверхмощный микроскоп: он даст возможность увидеть, где именно есть эта частичка», – рассказал Али Яздані, профессор физики из Принстона, лидер исследовательской команды.

 

Важным является причина, по которой ученые решили зафиксировать фермионы Майорани именно в материале, а не благодаря ускорителю частиц, каким обнаружили бозон Гіґґса.

 

«Так интереснее, к тому же полезнее для практики, – рассказал Яздані. – Наработанная технология позволит манипулировать экзотическими частицами с прикладной целью, прежде всего, речь идет о квантовые вычисления».

 

Материал, который использовали ученые, – ультрачистий кристалл свинца. На поверхности кристалла атомами железа выложили своего рода нанопроволока. При температуре -272º С фермионы начали образовываться на обоих концах проволоки, исследователям это удалось заснять.

 

Ученые точно знали, где искать фермионы Майорани. Многолетние теоретические расчеты показали: если бы частицы на самом деле существовали, они появились на противоположных концах проволоки. К слову, схему эксперимента описали еще в 2001 году. Детали опытов опубликовал журнал Science.

 

 

Отреферировал Олег КАЧАН

Оригинал по ссылке: http://www.businessinsider.com.

Если Вам интересна эта запись, Вы можете следить за ее обсуждением, подписавшись на RSS 2.0 . Комментарии и пинг закрыты.