Обнаружение «частицы ангела» подвергли сомнению

Группа физиков из Пенсильванского университета и Вюрцбургского университета в Германии проанализировали несколько десятков устройств на аномальном квантовом эффекте Холла. Оказалось, что их свойство, которое ранее считалось подтверждением существования «частицы ангела», на самом деле никак с этим не связано. Статья об этом была опубликована в журнале Science.

«Когда итальянский физик Этторе Майорана предсказал возможность появления новой фундаментальной частицы, которая является своей собственной античастицей, мало кто мог предвидеть долгосрочные последствия его идеи, — говорит Нитин Самарт, профессор физики в Пенсильванском университете. — Более чем через 80 лет после предсказания Майораны физики продолжают активно искать следы его фермиона в различных уголках Вселенной, но до сих пор найти его не удалось».

В одной из таких попыток физики полагались на данные подземных обсерваторий. С помощью них ученые пытались доказать, что нейтрино — субатомная частица, которая редко взаимодействует с материей, — может быть майорановским фермионом. В другой области физики исследователи стремятся обнаружить проявления фермиона Майорана в твердотельных устройствах с экзотическими квантовыми материалами и сверхпроводниками. В таких устройствах электроны теоретически могут вести себя как майорановские фермионы. Эта теория привлекла внимание физиков конденсированного вещества, потому что она может помочь построить «топологический квантовый компьютер», кубиты которого изначально защищены от декогерентности окружающей среды — потери информации, которая является главным препятствием в развитии квантовых компьютеров.

Именно поэтому физики, занимающиеся исследованием конденсированного состояния, стремятся доказать существование майорановских фермионов. Но для этого необходимо, чтобы интерпретация их экспериментов была верна. В новой работе ученые показали, что полученные ранее данные, которые другие принимали за след «частицы ангела», на самом деле, не связаны с этим.

Ученые исследовали более 30 устройств, изготовленных из топологического изолятора — материала, в котором электрический ток протекает только на краю. Недавнее исследование предсказало, что когда край изолятора находится в контакте со сверхпроводником, появляются хиральные майорановские фермионы и электрическая проводимость устройства оказывается «полуквантована» — принимает значение e²/2h, где e — заряд электрона, а h — постоянная Планка, — когда она находится в магнитном поле определенной величины.

Команда исследователей изучила более трех десятков устройств с несколькими различными конфигурациями материалов и обнаружила, что устройства с чистым сверхпроводящим контактом всегда показывают полуквантизированное значение независимо от характеристик магнитного поля. Это происходит потому, что сверхпроводник создает своеобразное короткое замыкание, а значит, результаты прошлых экспериментов не указывают на присутствие фермиона Майораны.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.