Новая частица: материя и антиматерия в одном флаконе

Новая частица: материя и антиматерия в одном флаконе С 1930-х годов ученые искали частицы, которые одновременно представляли бы собой материю и антиматерию. Недавно физики обнаружили веские доказательства существования такой частицы внутри сверхпроводящего материала. Это открытие может представлять собой первую так называемую майорановскую частицу и поможет исследователям кодировать информацию для квантовых компьютеров. Физики считают, что у каждой материальной частицы есть противоположность в виде антиматерии с такой же массой, но противоположным зарядом. Когда материя встречается с антиматерией, они аннигилируют, то есть уничтожают друг к друга. Однако некоторые частицы могут быть сами себе антиматерией, как предположил в 1937 году итальянский физик Этторе Майорана. Впервые с тех пор ученые заговорили о том, что обнаружили одну из таких частиц, о чем и сообщили в Science от 3 октября. Новая майорановская частица обнаружилась внутри сверхпроводника, материала, в котором свободное движение электронов позволяет электричеству течь без сопротивления. Исследовательская группа во главе с Али Яздани из Принстонского университета поместила длинную цепочку атомов железа (которые магнитные) на вершине сверхпроводника из свинца. В обычном состоянии магнетизм нарушает принцип работы сверхпроводников, поскольку именно отсутствие магнитных полей позволяет электронам течь беспрепятственно. Но в этом случае магнитная цепь превратилась в особый тип сверхпроводника, в котором соседствующие в цепи электроны скоординировали свои спины, чтобы одновременно удовлетворить требованиям магнетизма и сверхпроводимости. Каждую из таких пар можно рассматривать как электрон и антиэлектрон с отрицательным и положительным зарядом соответственно. Эта договоренность, однако, оставляет по одному электрону на каждом конце цепи без соседней пары, заставляя их принимать свойства как электрона, так и антиэлектрона — другими словами, майорановские частицы. В отличие от частиц, которые обнаруживаются в вакууме, не связанных с другой материей, эти майорановские частицы называются «возникающими частицами». Они вытекают из коллективных свойств окружающего вещества и не могут существовать вне сверхпроводника. Новое исследование демонстрирует убедительные сигнатуры майорановских частиц, считает Лео Кувенховен из Технологического университета Делфта в Нидерландах, который не принимал участия в исследовании, но ранее обнаружил следы майорановских частиц в другом сверхпроводнике. «Но чтобы убедительно говорить о полном доказательстве, думаю, нужно сделать тест на ДНК, — он имеет в виду, что такой тест должен показать, что частицы не подчиняются привычным законам двух известных классов частиц — фермионов (протонов, электронов и других знакомых нам частиц) и бозонов (фотонов и других переносчиков силы, включая бозон Хиггса). — Что мы точно знаем о «майоранах», так это то, что они принципиально новый класс частиц. И если вы находите новый класс частиц, вы просто добавляете новую главу в физику». Физик Джейсон Элисеа из Калифорнийского технологического института, также не принимавший участия в исследовании, сказал, что исследование предлагает «убедительные доказательства» майорановских частиц, но «мы должны иметь в виду возможные альтернативные объяснения — даже если они не будут очевидными». Плюс в том, что установка для производства неуловимых майорановских частиц оказалась довольно простой. Это значит, что ученые уже в самом скором времени смогут подтвердить или опровергнуть находку. Открытие майорановских частиц может иметь серьезные последствия для поиска подобных частиц за пределами сверхпроводниковых материалов. Многие физики подозревают, что нейтрино — легчайшие частицы, странным образом меняющие свою сущность, или аромат — также являются майорановскими частицами, и дальнейшие эксперименты прольют свет на эту догадку. Теперь, когда мы знаем, что майорановские частицы могут существовать внутри сверхпроводников, никого не удивит находка и за их пределами. Как только общая концепция подтвердится, ее, вероятнее всего, подтвердят и на другом примере. Это открытие также может быть полезно для построения квантовых компьютеров, которые используют законы квантовой механики и обещают в разы ускорить вычисления, обойдя традиционные компьютеры. Один из главных вопросов в построении квантового компьютера — это перенос квантовых свойств вроде запутанности, который приведет к коллапсу в случае внешнего вмешательства. Майорановские частицы на каждом из концов цепи будут обладать иммунитетом к такой опасности, поскольку она может привести к уничтожению любой закодированной информации. На основе майорановских частиц можно будет построить квантовый бит (или кубит), который будет намного надежнее всех, произведенных до сих пор.

Горячая тема:


commnetКомментарии

Пожалуйста, войдите / зарегистрируйтесь
или авторизируйтесь через любую соц. сеть, чтобы оставить комментарий.


Похожие новости
10 фактов об антиматерии, которых вы могли не знать 01 мая 2015 г.

10 фактов об антиматерии, которых вы могли не знать

Антиматерия давно была предметом научной фантастики. В книге и фильме «Ангелы и демоны» профессор Лэнгдон пытается спасти Ватикан от бомбы из антиматерии. Космический корабль «Энтерпрайз» из «Звездного пути» использует двигатель на основе аннигилирующей...

дальше...

Подтверждено: материя и антиматерия отражены зеркально 14 авг. 2015 г.

Подтверждено: материя и антиматерия отражены зеркально

Материя и антиматерия оказались совершенными зеркальными отражениями друг друга, если мы поверим заявлениям ученых, которые провели эксперименты беспрецедентной точности, еще больше усугубив загадку неравенства вещества и антивещества во Вселенной.Любая...

дальше...

10 теоретических частиц, которые могут объяснить все 02 июля 2014 г.

10 теоретических частиц, которые могут объяснить все

На протяжении веков человечество вгрызалось в гранит науки, пытаясь выяснить точный состав Вселенной. Древние греки первыми предположили существование атомов, которые, по их мнению, были мельчайшими частицами — «строительными блоками» всего сущего. На...

дальше...

Самый крупный в мире ускоритель частиц готовится к старту 09 марта 2015 г.

Самый крупный в мире ускоритель частиц готовится к старту

Самый крупный в мире проект по столкновению невероятно насыщенных энергией частиц на запредельных скоростях, Большой адронный коллайдер при CERN, отремонтирован, обновлен и рвется с цепи. В этом месяце, как ожидается, БАК начнет свою работу по столкновению...

дальше...

Метамагнетики позволят создать холодильники на магнетизме 06 мая 2014 г.

Метамагнетики позволят создать холодильники на магнетизме

Новое открытие в физике, сделанное командой ученых из Университета штата Вирджиния, может привести к созданию более эффективных холодильников, тепловых насосов и сканеров в аэропортах уже в ближайшее десятилетие. Команда физиков и материаловедов вывела...

дальше...

Создан двигатель размером с один атом 15 апр. 2016 г.

Создан двигатель размером с один атом

Изображение: Depositphotos.comФизикам из Университета Майнца в Германии удалось создать тепловой двигатель, который состоит из одного единственного атома или иона. Запертый в электрической ловушке ион использует тепловую энергию для ее превращения в гармонические...

дальше...

Частицы звука и тепла продемонстрировали магнитные свойства 31 марта 2015 г.

Частицы звука и тепла продемонстрировали магнитные свойства

Ученые из Университета штата Огайо обнаружили, как управлять теплом с помощью магнитных полей, доказывая этим, что у тепла и звука есть магнитные свойства. В ходе исследования было показано, что фононы, элементарные частицы, которые передают и тепло,...

дальше...

Российский физик предложил новое состояние вещества 26 июня 2014 г.

Российский физик предложил новое состояние вещества

Старший научный сотрудник Института теоретической и прикладной электродинамики РАН и представитель кафедры электродинамики сложных систем и нанофотоники МФТИ Александр Рожков предположил возможность существования фермионной материи в новом состоянии...

дальше...

Последние новости

Новости на сегодня 21 нояб. 2019 г.