Fermión de Majorana

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Retrato de Ettore Majorana

En física de partículas, un fermión de Majorana (tamén coñecido como partícula de Majorana) é un fermión que é a súa propia antipartícula. Estas partículas denomínanse así en homenaxe ao físico Ettore Majorana, que propuxo este modelo establecendo a ecuación que tamén leva o seu nome. Este termo utilízase ás veces en oposición aos fermións de Dirac (ou partículas de Dirac), que teñen unha antipartícula diferente de si mesmos.

Historia[editar | editar a fonte]

En 1928, Paul Dirac publicou o artigo que contén a ecuación de Dirac. Motivado polo estudo dos electróns, o artigo xeneraliza a ecuación ás partículas de spin 1/2, pero require factores imaxinarios. En 1937, Majorana revisa a ecuación de Dirac e acha unha interpretación con factores reais.[1] Aos traballos de Majorana non se lles prestou moita atención durante case 20 anos, cando a descuberta dos neutrinos en 1956 conduciu a reestudar os seus resultados. Desde entón, os traballos de Majorana están con regularidade no punto de mira da investigación física.[2]

Estudos teóricos e detección[editar | editar a fonte]

Notas á man de Ettore Majorana acerca da ecuación que leva o seu nome

Para que unha partícula sexa a súa propia antipartícula debe ter as seguintes propiedades:

  • Ser electricamente neutra; unha antiparticula que teña sempre unha carga oposta á da súa partícula.
  • Ter momentos bipolares nulos, xa que estes se invirten en relación á dirección do xiro da antipartícula.

Non se documentou na natureza ningún fermión de Majorana, segundo os experimentos e as conclusións científicas, ata finais de 2011, aínda que é teoricamente posible observalos en forma de quasipartícula en experimentos de supercondutividade.

En febreiro de 2012, o equipo do físico Leo Kouwenhoven, da Universidade de Tecnoloxía de Delft, nos Países Baixos, realizou un experimento con nanofíos de aliaxe semicondutora indio-antimonio conectados a un circuíto eléctrico por un contacto en ouro nun lado e un superconductor no outro. Créase un débil campo magnético e mídese a condutancia eléctrica dos nanofíos a diferentes intensidades.[3] Kouwenhoven segue a ser cauteloso, pero cre que os resultados do experimento, é dicir, a produción dun par de fermións de Majorana compostos por electróns acoplados a ocos, son moi compatibles coa descuberta de quasipartículas cuxo comportamento reproduce o dos fermións de Majorana reais.[4]

En 2014, un equipo da Universidade de Princeton afirmou ter medido, utilizando un microscopio de efecto túnel a baixa temperatura, estados ligados formando unha quasipartícula de Majorana nos bordos dunha cadea de átomos de ferro na superficie dun cristal de chumbo superconductor.[5][6][7]

O 4 de abril de 2016, investigadores da Universidade de Cambridge anunciaron a proba da existencia de fermións Majorana.[8]

Fermións potencialmente de Majorana[editar | editar a fonte]

O neutrino podería ser tanto un fermión de Majorana como un fermión de Dirac. Se é un fermión de Majorana, a dobre desintegración beta sen neutrino é posible; o experimento do Neutrino Ettore Majorana Observatory (NEMO), entre 2003 e 2011, procurou a verificación desta hipótese. Isto levou á conclusión de que se o neutrino ten unha masa, esta a ser obrigatoriamente inferior a 1 eV. Un experimento posterior chamado Super-NEMO debe permitir sondar masas ontinuación por baixo do electrón-volt.[9]

O hipotético neutralino do modelo supersimétrico, utilizado notablemente na teoría das supercordas, é un fermión de Majorana.

Fotóns, bosóns Z e gravitons (estes últimos hipotéticos) son a súa propia antipartícula, pero non se poden cualificar de fermións de Majorana. Son bosóns para os cales a distinción entre fermións de Dirac e de Majorana non ten sentido ningún.

Notas[editar | editar a fonte]

  1. "Ettore Majorana, de la légende à la science". En IRAMIS. Maio de 2013. (En francés)
  2. Wilczek, F. "Majorana returns". En Nature Physics 5, 614 (2009). (En inglés)
  3. Mourik, V.; Zuo, H.; Frolov, S.; Plissard, S.; Bakkers, E.; Kouwenhoven, L. "Signatures of Majorana Fermions un Hybrid Superconductor-Semiconductor Nanowire Devices". En Science, 12 de abril de 2012. (En inglés)
  4. Reich, E. "Evidence for elusive Majorana fermions raises possibilities for quantum computers". En Nature. 28 de febreiro de 2012. (En inglés)
  5. Nadj-Perge, S.; Drozdov, I. et al. "Observation of Majorana fermions in ferromagnetic atomic chains on a superconductor". En Science, 2 de outubro de 2014. (En inglés)
  6. "Majorana fermion: physicists observe elusive particle that is its own antiparticle". En Phys.org. 2 de outubro de 2014. (En inglés)
  7. Mos kowitz, C. "New Particle Is Both Matter and Antimatter". En Scientific American, febreiro de 2014. (En inglés)
  8. Woollaston, V. "Mysterious new state of matter discovered: Quantum spin liquid is seen in a real-world material 40 YEARS after being predicted - and it could make computers superfast". En Mail Online. 4 de abril de 2016. (En inglés)
  9. The neutrino Ettore Majorana Observatory. NEMO 3/SuperNEMO International Collaboration. (En inglés)

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]