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:
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 3504 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 1699 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 2120 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 1797 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 1574 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 2797 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 2140 0 Научные открытия
0
Искать связанные с бозоном Хиггса частицы предложили всем желающим
Американские ученые запустили проект «Охотники на Хиггса» (Higgs Hunters), в рамках которого любой желающий может рассматривать изображения, записанные на Большом адроном коллайдере (БАК), и находить ранее неизвестные элементарные частицы. О проекте сообщается в пресс-релизе Нью-Йоркского университета. «Теперь, ..
2014-11-30 1674 0 Научные открытия
-1
Физики нашли четыре «одинаковых с лица» экзотических тетракварка
Физики из коллаборации LHCb Большого адронного коллайдера открыли семейство из четырех элементарных частиц — тетракварков X(4140), X(4274), X(4500) и X(4700). Каждая из них состоит из двух кварк-антикварковых пар: очарованной и странной. Несмотря на одинаковый состав, ученые отмечают, что частицы обладают ..
2016-07-04 1663 0 Научные открытия
0
«Зоопарк» квазичастиц пополнился квантовыми каплями
Германо-американская группа физиков обнаружила феномен, который можно описать с помощью нового типа квазичастиц, так называемых квантовых капель или дроплетонов (dropleton). Исследование опубликовано в Nature, кратко о его значении пишет Wired. Квантовые капли обнаружились в экспериментах физиков неожиданно — существование ..
2014-02-28 1856 0 Научные открытия
0
В прямом эфире канала "Наука 2.0" БАК и "частица Бога"
4 июля 2012 года в 12:40 телеканал "Наука 2.0" начнет прямую трансляцию пресс-конференции Европейского центра по ядерным исследованиям (ЦЕРН) в Женеве. На конференции ученые центра могут представить убедительные свидетельства существования гипотетической частицы — бозона Хиггса. ..
2012-07-4 2019 0 Научные открытия
0
Специалисты CERN рассказали об открытии бозона Хиггса
На семинаре, состоявшемся сегодня в Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN), физики экспериментов ATLAS и CMS представили свои последние результаты. Учёные подтвердили существование долгожданной "частицы Бога" – бозона Хиггса. Оба эксперимента поймали новую частицу в области масс ..
2012-07-4 1614 0 Научные открытия
0
Она существует! Ученые объявили об открытии "частицы Бога"
Исследования ученых Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) показали, что вероятность существования бозона Хиггса, также известного как частица Бога, соответствует 5 сигма, что соответствует статусу научного открытия. Заявление об этом сделал представитель проводящей эксперименты группы ученых "Си-эм-эс" ..
2012-07-4 3058 0 Научные открытия
0
Ученые усомнились в обнаружении бозона Хиггса
Физики из Великобритании, Бельгии и Дании опубликовали статью, в которой сообщили о том, что результаты экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК) можно интерпретировать не только как свидетельства обнаружения бозона Хиггса, но и как существование особой составной частицы. Аргументы в пользу своей теории ..
2014-11-10 1881 0 Научные открытия
3
Австралийские физики успешно испытали захватный луч
Австралийские физики создали и успешно испытали притягивающий (захватный) луч, сообщает интернет-издание Cnet. Полученный при помощи полого лазерного луча (яркого по краям и темного в центре), он смог переместить частицы диаметром 0,2 миллиметра на 20 сантиметров. Это расстояние примерно в сто раз больше, чем во время ..
2014-10-22 2289 0 Научные открытия
0