Эксперимент подтвердил существование истинно нейтральной частицы

Эксперимент подтвердил существование истинно нейтральной частицы

Физики из США создали сверхпроводник, в котором наблюдали связанные состояния майорановских фермионов. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Science, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Принстонского университета.

Майорановский фермион является массивной частицей с полуцелым спином и нулевыми зарядами (электрическим, лептонным и другими), которая неотличима от своей античастицы. Теоретически ее существование было предсказано итальянским физиком Этторе Майорана (Ettore Majorana) в 1937 году.

Для обнаружения частицы исследователи создали топологический сверхпроводник, осаждая атомы железа на свинцовую поверхность и охлаждая систему до минус 272 градусов по Цельсию. При этом атомы железа расположили таким способом, что они образовали своего рода тонкую проволоку.

Используя мощный сканирующий туннельный микроскоп, специалистам удалось наблюдать связанные состояния майорановских фермионов в состоянии с минимальной энергией на концах сверхпроводящей проволоки. В отличие от предыдущих опытов других групп, в новом эксперименте ученым удалось непосредственно визуализировать квантовую вероятность, показывающую нахождение частицы Майораны.

Идею эксперимента предложил в 2001 году физик Андрей Китаев. Согласно его теоретическим расчетам, майорановские фермионы должны были находиться именно на концах сверхпроводящей проволоки из железа. Такие квазичастицы — особые коллективные состояния частиц — стабильны и, находясь на достаточном удалении друг от друга, не аннигилируют.

Их Китаев предложил использовать в качестве материальных носителей кубитов — квантовых обобщений классических битов. В отличие от последних, имеющих только два значения, 0 или 1, первые могут принимать любые значения, определяемые суперпозицией 0 и 1.

В 2012 году исследователи из Нидерландов сообщили о первых признаках обнаружения майорановских фермионов. Тогда экспериментаторы зарегистрировали в сверхпроводящей нанонити из антимонида индия скачок напряжения, возникший в результате прохождения электронов под действием магнитного поля через фермион Майораны.

Позднее, в 2013 году группе ученых из Университета штата Иллинойс удалось провести похожий эксперимент, в котором им удалось наблюдать уже не один, а два скачка напряжения. Такого результата они добились, уменьшив длину провода и меняя величину входного напряжения.

Открытие в физике конденсированного тела квазичастиц, обладающих свойствами фермионов Майораны, позволяет подтвердить теоретические выводы об их существовании. Кроме того, майорановские фермионы играют большую роль в расширениях Стандартной модели физики элементарных частиц. В частности, существуют предположение, что темная материя состоит из таких майорановских нейтрино.

Само существование таких частиц находится в противоречии с законами сохранения лептонного и барионного чисел. Тем не менее, в настоящее время ученые продолжают эксперименты по обнаружению майорановских нейтрино. Их целью является проверка различных гипотез и ограничений на расширения Стандартной модели, в том числе суперсимметричных и с дополнительными пространственными измерениями.

Lenta.ru

Похожие новости:
Коллаборация OPERA в пятый раз обнаружила тау-нейтрино
Коллаборация Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus (OPERA) с достоверностью пять сигм в пятый раз обнаружила тау-нейтрино в пучке мюонных нейтрино. Об этом сообщается на сайте ЦЕРНа. Эксперимент OPERA призван доказать существование нейтринных осцилляций: превращений трех типов (электронного, ..
2015-06-17 6522 0 Научные открытия
0
Адронный коллайдер подтвердил теорию суперсимметрии
Ученые-физики из Европейской организации ядерных исследований CERN, работающие с Большим адронным коллайдером (БАК), зарегистрировали и экспериментально подтвердили существование одного из самых редких видов распада частиц в природе. Существование такого вида распада наносит сокрушительный удар по теории ..
2012-11-16 3413 4 Научные открытия
0
В БАКе сообщили об открытии двух новых барионов
Коллаборация LHCb сообщила об открытии в ходе экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК) двух новых барионов. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте ЦЕРНа. Существование частицы Xi_b'- ..
2014-11-19 1650 0 Научные открытия
-1
БАК поможет найти ученым новую форму материи
Большой адронный коллайдер (БАК, Large Hadron Collider - LHC) уже сыграл важную роль в открытии так называемой Божественной частицы, и теперь самый большой в мире коллайдер частиц, возможно, поможет ученым обнаружить новую форму материи, известную как тетракварк. Согласно ..
2014-04-14 2074 0 Научные открытия
0
Физики сообщили об объективной реальности волновой функции
Физики из Австралии и Франции провели эксперимент, который, по их словам, указывает на реальность волновой функции (пси-функции). Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Physics, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте New Scientist. Квадрат модуля волновой функции определяет ..
2015-02-04 2507 0 Научные открытия
-1
Физики из Тэватрона отвергли экзотические свойства бозона Хиггса
Физики из Тэватрона (коллайдера в Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми — Фермилаба) продолжают сообщать о полученных ими ограничениях на свойства бозона Хиггса. Об этом рассказывает Science News. На этот раз физики из коллабораций CDF и D0 сообщили о том, что им удалось проанализировать результаты своих экспериментов ..
2015-04-09 3978 0 Научные открытия
0
Новый эксперимент опроверг, что частицы нейтрино движутся быстрее скорости света
Специалисты из Национального института ядерной физики в Гран-Сассо (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) подтвердили сегодня, что частицы нейтрино не движутся быстрее скорости света. Об этом говорится в пресс-релизе, распространенном Европейским центром ядерных исследований (CERN). Как говорится в документе, новый ..
2012-03-19 2739 2 Научные открытия
0
Физики усложнили самый красивый эксперимент
Исследователи продемонстрировали волновую природу самых крупных на данный момент молекул в эксперименте по квантовой интерференции на дифракционной решетке. Работа опубликована в журнале Nature Nanotechnology. Эксперимент с квантовой интерференцией некоторые исследователи называли "самым красивым" в истории физики. В новой ..
2012-03-26 1703 0 Научные открытия
0
Нобелевскую премию по физике дали за бозон Хиггса
Нобелевская премия в области физики присуждена профессорами Питеру Хиггсу и Франсуа Энглеру. Как объявили во вторник в Нобелевском комитете в Стокгольме, премия присуждена за "обнаружение механизма, который помогает нам понимать происхождение массы субатомарных частиц, существование которого было доказано ..
2013-10-9 1750 0 Научные открытия
0
Физики обнаружили намеки на экзотический адрон
Коллаборация Belle, работающая с электрон-позитронным коллайдером KEKB в Японии, объявила об открытии новых экзотических адронов. Статья исследователей подана в Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводит PhysOrg.com. Во время работы ускорителя в нем сталкиваются пучки электронов и позитронов. В результате ..
2012-01-11 1530 0 Научные открытия
0
На БАКе заметили намек на сверхтяжелую частицу
Физики коллаборации ATLAS зафиксировали намек на существование сверхтяжелой частицы с массой около трех тераэлектронвольт — в десятки раз тяжелее, чем любая из известных элементарных частиц, предсказанных Стандартной моделью. Сигнал проявился как небольшой пик в диаграмме рождения пар из одного бозона слабого взаимодействия ..
2017-05-15 20746 0 Научные открытия
0
Живые организмы в космосе: подведены итоги эксперимента
На протяжении полутора лет на МКС проводился эксперимент, призванный выяснить, способны ли живые организмы выжить в условиях открытого космоса.В 2008 году ученые отправили на орбиту комплект различных биологических материалов: споры бактерий, семена, лишайники, сообщает «WordScience.org». Образцы были помещены ..
2012-06-28 4561 0 Научные открытия
0
Ученые Китая открыли тяжелую частицу
В Китае работающая на электрон-позитронном коллайдере группа физиков открыла новую тяжелую частицу, которая, вероятно, состоит из очарованных кварков, однако ее свойства не укладываются в существующие представления о таких частицах. Эксперимент BESIII, который проводит группа физиков из Китая, Украины, ..
2013-03-29 1811 0 Научные открытия
0
Исследователь назвал бессмысленным открытие бозона Хиггса
Сторонник теории о том, что эксперименты, проводимые на Большом адронном коллайдере - опасны, исследователь-физик Евгений Довгель рассказал об этом «Русской службе новостей». «Теоретическая физика давно находится в кризисе. И запуск коллайдера - это надежда вырваться из него. Коллайдерная физика открывает те частицы, ..
2012-07-4 2753 0 Научные открытия
0
Открытие "частицы Бога" "Наука 2.0" и Вести.Ru покажут в прямом эфире
Ученые Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) на научном семинаре планируют объявить о грандиозном открытии — обнаружении бозона Хиггса — предсказанной частицы, несущей ответственность за массу элементарных частиц в рамках физической теории "Стандартного типа". Бозон Хиггса получил ..
2012-07-4 2095 0 Научные открытия
0