距今已经整整80年了存在与它们自己的反粒子无法区分的中性带电粒子。 在野外还没有发现任何一个,这并不是因为缺乏观察。
物理学家现在有了下一个最好的东西——一种类似粒子的系统,其行为就像马约拉纳预测的那种物质。 它不仅提供了这些独特粒子的实验证据,而且还可以在未来得到应用。
斯坦福大学和加利福尼亚大学的研究人员通过迫使电子沿着超导材料三明治的边缘以相反的方向流动,共同产生了所谓的对,从而发现了这一点。准粒子。
别让事实真正的粒子不会欺骗你吗? 就某些现象的证据而言,它们仍然很重要。
当这些粒子对快速移动时,对它们施加磁场会导致它们减速并在不同的阶段改变方向,这一特征被用来发现一种行为,而这种行为是马约拉纳粒子。
“我们的团队准确地预测了在哪里可以找到马约拉纳以及寻找什么作为其‘确凿证据’的实验特征,”斯坦福大学的研究人员说Shoucheng Zhang。
为了表达敬意,他们以丹·布朗惊悚片命名他们的发现为“天使粒子”天使与魔鬼其中有一个炸弹由。
如果您曾经看过科幻电影(或读过丹·布朗小说),您可能遇到过这种反物质。
简单来说,对于宇宙中的每一种基本粒子,都相当于一个带有相反电荷的邪恶双胞胎。 例如,带负电的电子具有带正电的电子正电子作为它的反粒子。
将两个粒子聚集在一起使它们相互抵消,只留下强烈的伽马辐射爆发。
正是这些巨大的辐射堆成为各种未来太空飞船发动机和假设的大规模杀伤性武器的想象燃料。
粒子和反粒子也可以以相反的方式发展,以能量集中的方式一起诞生,例如粒子对撞机内的能量,这就是当今物理学家研究它们的方式。
马约拉纳认为,在称为“物质”的基本类别中,一定存在一些粒子,这些粒子是它们自己的反粒子。费米子,其中包括电子之类的东西,,以及构成质子和中子的夸克。
这些马约拉纳粒子也可以成对产生,但会是相同的,并且如果再次聚集在一起也不会互相消灭。
光子是它们自己的反粒子的好例子,但它们不是。
另一方面,中子将是很好的候选者,因为它们已经是中性的。 不幸的是,如果中子与反中子聚集在一起,它们相反的夸克群仍然会互相湮灭。
另一个有趣的候选者是微小的、接近无质量的物质,称为中微子。
鉴于检测这些幽灵般的粒子非常困难,对于它们是否符合马约拉纳费米子的资格尚无定论,而且还需要一段时间。
事实可能是,这样的粒子根本不存在于宇宙中,至少在这些实验之外不存在。
这并不是说这些结果对寻找“真正的”马约拉纳粒子没有任何贡献。
“更有趣的是,物理学中的类比已被证明非常强大。即使它们是非常不同的野兽,不同的过程,也许我们可以用一个来理解另一个。也许我们也会发现一些我们感兴趣的东西,”研究员乔治·格拉塔说,同样来自斯坦福大学。
即使结果并不令人震惊,实验本身的工程设计仍然引起了物理学家的兴趣。
该技术将来可用作降低颗粒物风险的一种方法。丢失其信息。 备用的准反粒子可能正是使系统更加鲁棒的东西。
没有参与这项研究的诺贝尔奖获得者弗兰克·威尔切克赞扬了该团队的独创性。
“这从根本上来说并不令人惊讶,因为物理学家长期以来一直认为马约拉纳费米子可能是由该实验中使用的材料类型产生的,”威尔切克说。
“但他们将以前从未组合在一起的几种元素组合在一起,并进行了工程设计,以便可以以干净、稳健的方式观察这种新型量子粒子,这是一个真正的里程碑。”
这项研究发表于科学。