Новый опыт подтверждает регистрацию фермиона Майораны

Новый опыт подтверждает регистрацию фермиона Майораны

 Александр Березин

Фермионы Майораны являются одновременно собственными античастицами. Чтобы быть такими истинно нейтральными частицами, они не только электрически индифферентны, но и лишены магнитного момента, барионного и лептонного чисел, изотопического спина, странности, очарования, прелести, истинности, цвета и т. п.

Из этого очевидно, что обнаружить их очень сложно, и понятно, почему многие физики рассчитывают на них как на компонент тёмной материи и объяснение феномена доминирования барионной материи над антиматерией.

Схема эксперимента и наблюдавшиеся дополнительные пики (здесь и ниже иллюстрации D. J. Van Harlingen et al.).

Хотя предсказаны эти частицы были в 1937 году, первые признаки существования майорановских фермионов были получены экспериментально лишь в 2012-м, три четверти века спустя. Тогда при нулевом вольтаже в наноразмерном проводе появился ток — нечто с точки зрения логики вполне невероятное. Однако если майорановские фермионы в форме гибрида электрона и позитрона существуют и мы поместим их на противоположные концы провода, то в нём возникнет «безэлектронная дыра», которая и породила в прошлогоднем опыте короткоживущий ток. При всей успешности эксперимента это, конечно, не прямое обнаружение: из описанного выше очевидно, что найти фермион куда сложнее, чем даже легконогое нейтрино.

Теперь Дейл Ван Харлинген (Dale Van Harlingen) и его коллеги по Иллинойсскому университету в Урбане и Шампейне (США) сумели, как представляется, подтвердить то, что в прошлогоднем эксперименте были зафиксированы признаки именно фермионов. Авторы нынешней работы создали сходную экспериментальную установку, только проводок сделали ещё короче. А напряжение варьировали, то повышая, то снижая. Если фермионы Майораны существуют, теоретически они должны были породить квантовые волны, связанные с каждым из фермионов, и взаимное наложение этих волн (их интерференция) обязано показать два дополнительных пика в напряжении, не являющихся напрямую продуктом деятельности экспериментальной установки.

Так и вышло: на графике обнаружились два кратковременных скачка. «Это усиливает нашу веру в то, что это действительно физика, связанная с Майораной, — умеренно ликует Санкар Дас Сарма (Sankar Das Sarma), американский исследователь, предсказавший такой двойной пик в декабре 2012 года и обеспечивший тем самым теоретическую канву для рассматриваемого эксперимента. — Я пока не готов заявить, что поставлю всю свою зарплату на это, но я всё ближе к такой позиции».

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Physical Review Letters, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам NewScientist.