Ученые опровергли открытие «частицы ангела» — Naked Science
04.01.2020
София Жаботинская

Ученые опровергли открытие «частицы ангела»

Авторы статьи, вышедшей в Science, полагают, что подтверждение существования так называемых «частиц ангела» — фермионов Майораны — на самом деле было ложной тревогой.

Таинственную частицу не так просто поймать.
Таинственную частицу не так просто поймать /© cerncourier.com

Существование майорановского фермиона — особой частицы, которая одновременно своя собственная античастица — впервые предположил итальянский ученый, физик Этторе Майорана в 1937 году. В честь него этот загадочный фермион и получил свое название.

Во времена Майораны эта частица была умственной конструкцией: проверить ее существование тогда было невозможно. Сегодня ученые пытаются найти подтверждение гипотезы. Физики элементарных частиц хотят выяснить, может ли субатомный нейтрино оказаться «частицей ангела», а физики конденсированных состояний надеются найти признаки существования частиц с майорановскими свойствами с помощью твердотельных устройств, которые комбинируют экзотические квантовые материалы со сверхпроводниками.

Фермионы важны для физики конденсированных состояний, потому что их невероятные свойства могли бы помочь в создании топологического квантового компьютера. Кубиты такого компьютера были бы по своей природе защищены от одной из основных проблем в создании квантовых компьютеров — декогеренции среды (потери информации, возникающей, если квантовая система не полностью изолирована).

В 2017 году было объявлено, что удалось провести эксперименты, показавшие следы деятельности «частиц ангела». Ученые-физики из Университета штата Пенсильвания в соавторстве с коллегами из немецкого Вюрцбургского университета проверили данные, на которых было основано заявление, и выяснили, что интерпретация результатов экспериментов могла быть ошибочной. Команда проанализировала работу устройств, созданных на базе «квантового аномального холловского изолятора» — материала, в котором электрический ток течет только по краю. Именно на результатах экспериментов с подобными устройствами были построены доказательства регистрации существования фермиона Майораны.

Критикуемая авторами нынешней статьи работа 2017 года полагала, что если граничный ток находится в чистом контакте со сверхпроводником, возникают распространяющиеся киральные частицы Майораны, и электропроводимость устройства должна быть «полуквантована» (значение e2 / 2h, где «e» — заряд электрона, а «h» — постоянная Планка), когда подвергается точному магнитному полю.

Как показал анализ ученых из Пенсильвании и Вюрцбурга, изучивших более 30 устройств с несколькими конфигурациями материалов, устройства с чистым сверхпроводящим контактом будут всегда показывать полуквантованное значение без всякой зависимости от условий магнитного поля. Сверхпроводник просто действует как электрическое короткое замыкание, и происходящее не указывает на присутствие майорановского фермиона.

Ученые отмечают, что их работа не перечеркивает теоретической возможности существования частицы. Они даже предполагают, что комбинация квантовых аномальных холловских изоляторов и сверхпроводимости все же может способствовать регистрации следов этого существования — но не в нынешнем виде. Дизайн эксперимента 2017 года обоснованно поставлен под сомнение, учитывая, что сразу две лаборатории получили непротиворечивые результаты, опровергающие его выводы.

Авторы говорят, что их работа — важный и наглядный пример того, насколько тщательно необходимо проверять полученные данные, особенно там, где есть соблазн заявить о громком открытии. «Это отличная иллюстрация того, как наука должна работать. Сенсационные заявления об открытии нужно тщательно перепроверить и воспроизвести», — подытоживает профессор Университета штата Пенсильвания Нитин Самарт.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 17:42
Мария Азарова

Генеральный конструктор «Энергии» и руководитель полета российского сегмента МКС Владимир Соловьев назвал причину незапланированного включения двигателей нового модуля «Наука», из-за которого станцию развернуло на 45 градусов.

Вчера, 18:00
Сколтех

Исследователи Сколтеха и их коллеги изучили самый продолжительный на сегодня случай заболевания Covid-19 у пациентки с ослабленным иммунитетом, которая болела 318 дней. Исследование позволило выявить мутации, которые помогают коронавирусу SARS-CoV-2 избегать клеточного иммунитета.

11 часов назад
Илья Ведмеденко

Российские специалисты разрабатывают четырехдвигательную версию пассажирского Ил-114. Это позволит повысить дальность и грузоподъемность крылатой машины.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: