Частица ангела . Физики оказались на грани материи и антиматерии - новости на сегодня 23.12.2018



 Частица ангела . Физики оказались на грани материи и антиматерии

23 Декабря 2018

МОСКВА, 23 декабря —, Татьяна Пичугина. Ученые экспериментально довели, что фермионы Майораны, предсказанные восемьдесят лет назад, существуют в виде квазичастиц в твердых телах. Эти загадочные состояния материи рассматривают как перспективные объекты для квантовых вычислений. Однако наблюдать их можно только в очень необычных условиях.

Загадка электрона

В 1937 хотя бы году талантливый физик Этторе Майорана, анализируя уравнение Дирака для перемещающегося электрона, вычислил, что он может существовать не только как частица или античастица, но и сочетать оба этих состояния одновременно.

Майорана исчез при загадочных обстоятельствах совсем молодым, ему было 33 года. Однако предвещенная им экзотическая ипостась электрона крепкого обосновалась в квантовой физике.

Позже ее можно привели фермионом Майораны, поскольку фермион, как и другой кирпич мироздания — кварк, — принадлежит к этому типу частиц. В отличие от бозонов, они обладают полуцелым моментом — величиной, которая популярно объясняет различные свойства вращения тела.

Фермион Майораны — по сути, половинка скромной частицы. Они возникают только парами. Если в каком-то месте появился один, то где-то поблизости, а рискует быть, бесконечно далеко, находится второй. Если поймать что-то с одним, это повлияет и на его пару, — объясняет Александр Рахманов, физик-теоретик, заведующий лабораторией кафедры электродинамики сложных систем и нанофотоники МФТИ.

Боги и посланники

Долгое то свободное время фермион Майораны изучали теоретически и пытались найти с помощью катализаторов и нейтринных детекторов. Хотя в его существовании никто не сомневался, но реально иметь в эксперименте частицу не удавалось.

Уже в наше время появилась идея, что майорановские электроны могут существовать в твердых телах, при соблюдении определенных условий. Только это будут не настоящие элементарные частицы, а квазичастицы, то есть некие групповые состояния, в этом случае — электронов, какие, взаимодействуя с кристаллической решеткой, как бы забывают, что они отрицательно заряжены, и начинают вести себя и как частица, и как античастица одновременно.

Воплотить идею утилитарным удалось в 2012 году группе под руководством Лео Ковенхонена в Делфтском техническом университете (Нидерланды). Ученые синтезировали нанопроволочку из антимонида индия, оклеили ее сверхпроводящим слоем и остудили до температуры, близкой к абсолютному нулю. Затем отправляли в нее один за другим электроны и замеряли электрический ток. Если наблюдался пик, значит, частицы натыкались на фермион Майораны, родившийся внутри нанопроволочки.

Один из авторов открытия Сергей Фролов сравнил фермион Майораны с частицей, существующей на границе материи и антиматерии, словно на поверхности зеркала.

Позже по аналогии с бозоном Хиггса, названным частицей Бога, майорановскому фермиону мазнули имя частица ангела. Поводом послужила книга американского писателя Дэна Брауна Ангелы и демоны, где описана бомба из антивещества, которая при соединении с обычной материей вызывает аннигиляцию.

В вихре тока

В 2014 году группа Али Яздани из Принстонского университета (США) придумала другую конструкцию для наблюдения за ангельскими частицами. Они уложили цепочку атомов железа поверх слоя сверхпроводника из олова и создали такие условия, что электроны образовали пары со своими античастицами (в данном случае, дырками), а на концах цепочки остались частицы без пары — майорановские электроны.

Год назад экзотическую частицу обнаружили в сверхпроводящем островке, помещенном поверх топологического изолятора. Это торжество принадлежит также физикам из США (Стэндфордский университет).

Топологический изолятор способен проводить гальванический ток по краям. В объеме он остается диэлектриком. Этим удивительным свойством обладают совсем немногие химические соединения с сокрушительным спин-орбитальным взаимодействием.

Физики предсказывали, что если на поверхность топологического изолятора поместить слой сверхпроводника и сильно охладить, то на их границе возникнет возмущение тока в виде вихря, а внутри него родится фермион Майораны.

В одной из своих деятельностей Александр Рахманов рассчитал, что если одна квазичастица рождается внутри вихря в центре сверхпроводящего острова, то вторая неизбежно выпускается где-то на краю.

Какое-то время эти две половинки фермиона живут независимой жизнью. Рано или поздно они, конечно, встретятся и аннигилируют. Но их отдельное существование достаточно продолжительно, чтобы успеть пронаблюдать, — рассказывает физик.

Квантовый компьютер на водопаде революции

Фермионы Майораны интересны с академической точки зрения, но не только. Их пару можно использовать в квантовых вычислениях как аналог кубита. В существующих устройствах время жизни квантовых состояний очень мало, они нестабильны и быстро разрушаются из-за влияния формальной среды. Это называется декогеренцией.

Когда у нас сразу два фермиона Майораны, время декогеренции увеличивается примерно на три церемониала, и есть надежда поспеть сделать с ними квантовые работы до того, как квазичастица потеряет свое состояние, — поясняет Александр Рахманов.

По его словам, изучение майорановских электронов — одна из самых пылких тем современной физики.

Редактор рубрики


Место события на карте мира:










комментарии (0)


Вы можете оставить комментарии от своего имени, через сервисы представленные ниже:


Другие интересные новости


Видео новости на сегодня

В Мурманской области стартовал проект по очистке побережья Баренцева моря - Россия 24




Популярное на сегодня

Автоматизированная система анализа заголовков новостей с поиском популярных слов.
Автоматизированная система анализа заголовков новостей
Данные обновляются каждые полчаса.

Эмоции на сегодня

Анализ эмоциональной составляющей новостей.
Анализ эмоциональной составляющей новостей .

Данные обновляются каждые полчаса.

Страны и города

Соотношение количества новостей из разных точек Земли за сутки.
Соотношение количества новостей из разных точек Земли .

Данные обновляются каждые полчаса.

Валюты

Рейтинг валют участвующих в новостях.
Рейтинг валют участвующих в новостях .

Данные обновляются каждые полчаса.





Комментарии к новостям

30 Сентября 2018, 15:16 Alexander

Санация идет по плану. Интересно, кто станет новым владельцем? ... »

5 Сентября 2018, 20:43 Larisa

"С жалобами на подземные толчки". Забавно)) ... »

27 Мая 2018, 04:50 Irina

Ошибка: До 2014 года только в Паттайе, по данным таиландских властей, бредили более 60 тысяч россиян. ... »

26 Мая 2018, 02:52 evgen69th

Здесь есть нацеленный обман, т.к. "аналогов которому в России до сих пор не существовало" - это откровенная ложь. Уже 17-й сезон существует Байкальский проект - https://baikalproject.com - который является первопроходцем образовательной ... »

29 Апреля 2018, 17:49 Denis

Точно Шмаков говорит, не допустят депутаты такого "равноправия" с обычными людьми. Подзажрались уже, даже если раньше были рабочими. пять лет в думе и бронзовеют. Хотя, было бы прикольно посмотреть, как они ... »

27 Апреля 2018, 07:39 Дина

Назначение Медведева на этот пост вновь будет большой ошибкой Президента. Мы голосовали за Путина без Медведева, ибо тот ,несмотря на хвалебные отчеты, практически саботирует вместе со своим кабинетом все инициативы Путина. ... »

16 Апреля 2018, 09:48 Kristel

Ну сколько они еще будут ее мучить? Издеваются над невинным человеком как хотят, Бога не боятся! ... »

Новости шоу-бизнеса

Обладатель "Золотого медведя" Лапид считает победу грандиозным достижением

Обладатель "Золотого медведя" Лапид считает победу грандиозным достижением

БЕРЛИН, 17 февраля —. Режиссер Надав Лапид, получивший Золотого медведя Берлинале за фильм Синонимы, признает свою победу грандиозным достижением. Один из крупнейших международных фестивалей Берлинале стартовал в столице Германии 7 февраля, официально он закроется в воскресенье. Главные награды осмотра нашли своих победителей, … Прочитать