Найдены майорановские частицы, являющиеся сами себе античастицами

У каждой элементарной частицы есть так называемая античастица - абсолютно идентичная по массе и прочим характеристикам, но противоположная по заряду. Так, для отрицательно заряженного электрона существует положительно заряженный антиэлектрон.

Вместе, так сказать, в одном флаконе частицы и античастицы никогда не встречаются, поскольку их контакт заканчивается немедленной аннигиляцией - уничтожением друг друга иными словами. Существование подобных пар материя/антиматерия кажется совершенно не логичным, поскольку такое вещество должно уничтожить само себя, не успев появиться на свет. Известный итальянский физик Этторе Майорана пошел еще дальше и в 1937 году предположил существование частиц, несущих в себе сразу и положительные и отрицательные заряды, т.е. являющиеся сами себе антиматерией.

Хотя попытки нахождения так называемых майорановских частиц ранее предпринимались неоднократно, первые значимые открытия в этом направлении были сделаны совсем недавно благодаря усилиям ученых из Принстонского университета.

Команда исследователей во главе с доктором физики Али Яздани провела следующий эксперимент. Длинная цепочка атомов железа была помещена на кончик сверхпроводника из свинца. Тут следует немного пояснить, сверхпроводники - это материалы, которые способствуют свободному течению электрического тока благодаря собственному нулевому электрическому заряду и отсутствию магнитного поля. Принцип действия сверхпроводника нарушается при появлении магнитного воздействия, которое в данном случае выполняли атомы железа. Однако произошло не совсем то, чего ожидали: свинцовая намагниченная цепь превратилась в особый сверхпроводник, в котором соседствующие электроны изменили свои спины, чтобы одновременно удовлетворить требованиям магнетизма и электропроводимости. Каждая такая пара состояла из отрицательного электрона и положительного антиэлектрона. Но интереснее всего то, что данная структура сгенерировала на каждом конце цепи по одному электрону без пары, вынуждая их тем самым одновременно принимать свойства и материи и антиматерии. Другими словами это и были те самые майорановские частицы.

Майорановский фермион

Обнаруженные майорановские частицы относятся к "возникающим", т.е. к таким, которые возникают из-за совокупных свойств окружающей их среды и не могут существовать вне ее. Так и в данном случае: майораны не могут существовать вне сверхпроводника и полностью зависят от его свойств.

Это исследование демонстрирует убедительные сигнатуры майорановских частиц, о которых нам пока практически ничего не известно, кроме того, что это принципиально новый класс частиц. Если данные экспериментально подтвердятся, то в скором времени мы будем наблюдать появление новой главы в физике.

Говорит физик Лео Кувенховен из Технологического университета Делфта в Голландии.

Евгений Мартыненко