Erste Sichtung des mysteriösen Majorana-Fermions auf einem gewöhnlichen Metall

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Physiker am MIT und anderswo haben Beweise für Majorana-Fermionen – Teilchen, die theoretisch auch ihr eigenes Antiteilchen sein sollen – auf der Oberfläche eines gewöhnlichen Metalls beobachtet: Gold.

Dies ist die erste Sichtung von Majorana-Fermionen auf einer Plattform, die potenziell vergrößert werden kann.

Die Ergebnisse, die in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurden, sind ein wichtiger Schritt zur Isolierung der Teilchen als stabile, fehlersichere Qubits für das Quantencomputing.In der Teilchenphysik sind Fermionen eine Klasse von Elementarteilchen, zu der Elektronen, Protonen, Neutronen und Quarks gehören, die alle die Bausteine der Materie bilden.

Meistens werden diese Teilchen als Dirac-Fermionen betrachtet, nach dem englischen Physiker Paul Dirac, der als erster voraussagte, dass alle fermionischen Elementarteilchen irgendwo im Universum ein Gegenstück in Form eines Antiteilchens haben sollten – im Wesentlichen ein identischer Zwilling mit entgegengesetzter Ladung.Im Jahr 1937 erweiterte der italienische theoretische Physiker Ettore Majorana die Dirac-Theorie und sagte voraus, dass es unter den Fermionen einige Teilchen geben müsse, die seitdem Majorana-Fermionen genannt werden und nicht von ihren Antiteilchen unterscheidbar sind.

Auf mysteriöse Weise verschwand der Physiker nur ein Jahr nach seiner Vorhersage während einer Fährfahrt vor der italienischen Küste.

Seitdem sind Wissenschaftler auf der Suche nach dem rätselhaften Teilchen von Majorana.

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Es wurde angedeutet, aber nicht bewiesen, dass das Neutrino ein Majoranateilchen sein könnte.

Andererseits haben Theoretiker vorausgesagt, dass Majorana-Fermionen unter besonderen Bedingungen auch in Festkörpern existieren können.Nun hat das vom MIT geführte Team Beweise für Majorana-Fermionen in einem von ihnen entworfenen und hergestellten Materialsystem beobachtet, das aus Nanodrähten aus Gold besteht, die auf einem supraleitenden Material, Vanadium, gewachsen sind und mit kleinen, ferromagnetischen “Inseln” aus Europiumsulfid übersät sind.

Als die Forscher die Oberfläche in der Nähe der Inseln abtasteten, sahen sie Signifikanz-Signalspitzen nahe der Null-Energie auf der obersten Oberfläche des Goldes….

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