Férmion de Majorana

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O Férmion de Majorana foi inicialmente proposto pelo físico italiano Ettore Majorana[editar | editar código-fonte]

Na física de partículas , por definição , um Férmion de Majorana é uma quase-partícula também conhecida como Quasipartícula , que é também a sua própria antipartícula. Nenhum férmion de Majorana foi descoberto livre na natureza como uma partícula elementar, apesar de acreditar-se que o neutrino possa ser um férmion de Majorana.

Férmiom de Majorana - um Híbrido de Partícula e Antipartícula[editar | editar código-fonte]

O físico Ettore Majorana (Itáliano) previu em 1937, a existência de partículas que são suas próprias antipartículas e agora , depois de 75 anos de buscas, cientistas holandeses podem ter descoberto os férmions de Majorana. Quando um elétron - de carga negativa - encontra um pósitron - sua antipartícula, com carga positiva - eles se aniquilam mutuamente com a emissão de um flash de Raios gama.

Por definição teórica, um férmion de Majorana é uma partícula neutra que é a sua própria antipartícula , mas nenhum experimento até hoje, nem mesmo dos grandes aceleradores de partículas, como o LHC, encontrou qualquer avistamento de férmions de Majorana.

Mesmo não sendo partículas comuns , que possam existir livre , os físicos afirmam que um acelerador de partículas poderia detectar e encontrar os férmions de Majorana, embora o LHC não tenha a sensibilidade necessária para isso.

Muitos físicos acreditam que os fermions de majorana podem ser encontrados em sistemas de estado sólido, pois nos materiais condutores de eletricidade, existe um análogo da antimatéria: os elétrons (negativos) e as lacunas (positivas), um desaparecendo ao se encontrar com o outro , ou seja, assim como partículas e antipartículas não podem coexistir, elétrons e lacunas também não.

Fernando Butinholle (Planetary Society) , relata que os físicos idealizaram um experimento no qual elétrons e lacunas podem ser preservados sem se fundirem , combinando materiais supercondutores com isolantes topológicos , que são um tipo de material que conduz eletricidade apenas em sua superfície , mas quando são unidos, os dois materiais criam um padrão de campos elétricos em sua interface que pode evitar que os elétrons caiam nas lacunas, eventualmente permitindo a formação dos férmions de Majorana.

E foi isso o que fizeram Vincent Mourik e seus colegas das universidades de Delft e Eindhoven e o grupo acredita ter localizado os férmions de Majorana dentro dos nanofios de um tipo muito estranho de transístor, construído por eles com supercondutores e isolantes topológicos.

Quando o transístor supercondutor foi colocado sob um campo magnético, os cientistas observaram um pico de sinal de tunelamento, em energia zero. O sinal resistiu a variações do campo magnético e da tensão aplicada ao transístor.

O sinal de pico desapareceu quando foram eliminados os "ingredientes" propostos teoricamente como necessários para a formação dos férmions de Majorana - como o campo magnético, ou quando eles trocaram a porção supercondutora do transístor por um fio normal. Segundo os autores da experiência , seus resultados oferecem evidências da existência dos férmions de Majorana em "nanofios supercondutores acoplados".

Férmions de Majorana não são partículas, ou pequenas quantidades de matéria, no sentido que são considerados os elétrons ou os neutrinos: eles são quasepartículas, como os plásmons de superfície , - mas que se comportam de forma muito parecida com uma partícula "autêntica", o que permite sua detecção.

Segundo Fernando Butinholle , membro da Planetary Society , os físicos continuam tentando evidenciar , como alguns teóricos propõem , se um neutrino pode ser realmente sua própria antipartícula e portanto se isso for confirmado , o neutrino também pode ser considerado um Férmion de Majorana.

Além do interesse da física fundamental, os férmions de Majorana têm grande utilidade na computação quântica , pois quando dois Férmions de Majorana são movimentados um em relação ao outro, cada um deles mantém a memória da sua posição anterior e isto permitiria a construção de computadores quânticos extraordinariamente estáveis e praticamente imunes à influência externa.

Outros cientistas apontam para a importância dos Férmions de Majorana na escala cosmológica: eles acreditam que eles possam ser o constituinte fundamental da matéria escura, uma matéria que é detectada apenas por seus efeitos gravitacionais, mas que ninguém sabe ainda do que se trata. A observação agora relatada dos férmions de Majorana foi indireta e portanto , não totalmente conclusiva, embora otimizações no experimento - como a redução da temperatura do semicondutor - possam gerar resultados mais precisos e práticos no futuro.

Signatures of Majorana Fermions in Hybrid Superconductor-Semiconductor Nanowire Devices V. Mourik, K. Zuo, S.M. Frolov, E.P.A.M. Bakkers, L.P. Kouwenhoven

Science Vol.: Published online DOI: 10.1126/science.1222360

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