長期尋找的粒子可能被發現

尋找一種難以捉摸且沒有明顯反粒子孿生的粒子的努力可能已經結束。 荷蘭物理學家報告稱，他們製造了一種新裝置，似乎可以創造出一個名為馬約拉納費米子的神秘實體。

「這是自 1937 年以來一直伴隨著我們的一項偉大智力挑戰的實現，」溫哥華不列顛哥倫比亞大學的物理學家馬塞爾·弗朗茨 (Marcel Franz) 說。 這項工作由代爾夫特理工大學的 Leo Kouwenhoven 領導，於 4 月 12 日在線發表於科學。

構成物質的基本亞原子粒子（例如電子）有反物質伴星。 但馬約拉納費米子在 70 多年前首次被理論化，它是一類粒子，它們本身就是反粒子。 它們可能具有在未來量子電腦中儲存資料的潛在應用。

先前，科學家已經發表了關於如何設計難以捉摸的馬約拉納費米子的理論想法或說明。 到目前為止，還沒有團隊真正建造過這樣的設備。

在這項新工作中，Kouwenhoven 的團隊使用直徑約 100 奈米的銻化銦奈米線組裝了一個裝置，其大小與 HIV 顆粒相當。 科學家在導線的一端放置了一個金金屬電極，在另一端附近放置了一個超導電極，然後施加了磁場。

令人驚訝的是，科學家發現，在零電壓下，最大電荷從金電極端移動到超導體端。 Kouwenhoven 說，這種模式表明一對馬約拉納費米子形成在奈米線的相對兩端。 否則，科學家就不會期望看到電荷能夠穿過細線和超導體之間的間隙。

當物理學家透過改變磁場方向或移除超導體來調整該配方的成分時，這種行為就消失了。 「我們一一拿出了這些必要的成分，」考文霍文說。 “每次我們取出其中一種特殊成分時，馬約拉納就會消失。”

儘管很有希望，但這項工作並不是明確的證據。

「我還不會將其描述為一項發現，」麻省理工學院凝聚態物理學家帕特里克李說。 李說，該研究的電導測量需要更精確才能證明這些粒子的存在。 「那裡可能藏著一個馬約拉納，」他說。 “這不是一個公開和封閉的案件。”

其他人認為這些發現為量子計算開闢了新的可能性，即使用量子粒子儲存資料的想法。 與資訊容易被破壞的典型量子粒子不同，馬約拉納費米子可能會製造出更耐用的儲存單元。 摧毀馬約拉納費米子——以及它們可能儲存的任何資料——也意味著同時協調對其兩個分離端的攻擊。 因此數據不太可能被意外刪除。

「我不確定這個東西是否會擴展到桌面上的系統，」伊利諾大學厄巴納-香檳分校的理論物理學家泰勒休斯說。 “但這只是展示這種建築類型的第一步。”