Un informe de 2017 sobre el descubrimiento de un tipo particular de fermión de Majorana, el fermión quiral de Majorana, denominado "partícula angelical", es probable que sea una falsa alarma, según una nueva investigación. Los fermiones de Majorana son partículas enigmáticas que actúancomo su propia antipartícula y se supuso por primera vez que existían en 1937. Son de gran interés para los físicos porque sus propiedades únicas podrían permitir su uso en la construcción de una computadora cuántica topológica.
Un equipo de físicos en Penn State y la Universidad de Wurzburg en Alemania, dirigido por Cui-Zu Chang, profesor asistente de física en Penn State, estudió más de tres docenas de dispositivos similares a los utilizados para producir la partícula de ángel en el informe de 2017Descubrieron que la característica que se afirmaba que era la manifestación de la partícula angelical era poco probable que fuera inducida por la existencia de la partícula angelical. Un artículo que describe la investigación aparece el 3 de enero de 2020 en la revista ciencia .
"Cuando el físico italiano Ettore Majorana predijo la posibilidad de una nueva partícula fundamental que es su propia antipartícula, poco pudo haber imaginado las implicaciones duraderas de su idea imaginativa", dijo Nitin Samarth, Jefe del Departamento de Downsbrough y profesor de físicaen Penn State. "Más de 80 años después de la predicción de Majorana, los físicos continúan buscando activamente firmas del aún evasivo" fermión de Majorana "en diversos rincones del universo".
En uno de esos esfuerzos, los físicos de partículas están utilizando observatorios subterráneos que buscan probar si la partícula fantasmal conocida como neutrino, una partícula subatómica que rara vez interactúa con la materia, podría ser un fermión Majorana. En un frente completamente diferente, los físicos de la materia condensada buscan descubrir manifestaciones de la física de Majorana en dispositivos de estado sólido que combinan materiales cuánticos exóticos con superconductores. En tales dispositivos, los electrones están teorizados para vestirse como fermiones de Majorana al unir un tejido construido a partir de aspectos centrales de la mecánica cuánticaFísica relativista y topología: esta versión análoga de fermiones de Majorana ha captado particularmente la atención de los físicos de la materia condensada porque puede proporcionar una vía para construir una "computadora cuántica topológica" cuyos qubits versiones cuánticas de 0s y 1s binarios están inherentemente protegidos dedecoherencia ambiental: la pérdida de información que resulta cuando un quel sistema antum no está perfectamente aislado y es un obstáculo importante en el desarrollo de computadoras cuánticas.
"Un primer paso importante hacia este sueño lejano de crear una computadora cuántica topológica es demostrar evidencia experimental definitiva de la existencia de fermiones Majorana en materia condensada", dijo Chang. "En los últimos siete años más o menos, varios experimentos han afirmadopara mostrar tal evidencia, pero la interpretación de estos experimentos aún se debate "
El equipo estudió dispositivos diseñados a partir de un material cuántico conocido como "aislante Hall anómalo cuántico" en el que la corriente eléctrica fluye solo en el borde. Un estudio reciente predijo que cuando la corriente del borde está en contacto limpio con un superconductor, se propaga la Majorana quiralSe crean fermiones y la conductancia eléctrica del dispositivo debe ser "semicuantificada" un valor de e2 / 2h donde "e" es la carga de electrones y "h" es constante de Planck, cuando está sujeto a un campo magnético preciso.El equipo de Penn State-Wurzburg estudió más de tres docenas de dispositivos con varias configuraciones de materiales diferentes y descubrió que los dispositivos con un contacto superconductor limpio siempre muestran el valor medio cuantificado independientemente de las condiciones del campo magnético. Esto ocurre porque el superconductor actúa como un cortocircuito eléctrico y, por lo tanto, esno indicativo de la presencia del fermión Majorana.
"El hecho de que dos laboratorios, en Penn State y Wurzburg, encontraron resultados completamente consistentes utilizando una amplia variedad de configuraciones de dispositivos arroja serias dudas sobre la validez de la geometría experimental teóricamente propuesta y cuestiona la afirmación de 2017 de observar al ángelpartícula ", dijo Moses Chan, profesor emérito de física de Even Pugh en Penn State.
"Sigo optimista de que la combinación de aislantes Hall anómalos cuánticos y la superconductividad es un esquema atractivo para realizar Majoranas quirales", dijo Morteza Kayyalha, investigadora asociada postdoctoral en Penn State que llevó a cabo la fabricación del dispositivo y las mediciones ". Pero nuestro teóricolos colegas deben repensar la geometría del dispositivo "
"Esta es una excelente ilustración de cómo debería funcionar la ciencia", dijo Samarth. "Las afirmaciones extraordinarias de descubrimiento deben ser cuidadosamente examinadas y reproducidas. Todos nuestros postdocs y estudiantes trabajaron muy duro para asegurarse de que llevaran a cabo pruebas muy rigurosas deafirmaciones anteriores. También nos estamos asegurando de que todos nuestros datos y métodos se compartan de manera transparente con la comunidad para que nuestros resultados puedan ser evaluados críticamente por colegas interesados ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Estado Penn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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