Научниците од Универзитетот Принстон користеле микроскоп за скенирање со тунели, за да ја прикажат атомската структура на железна жица во широк атом на површина на олово. Зголемениот дел од сликата ја покажува квантната веројатност на содржината во жицата на неостварливата честичка наречена фермион на Мајорјана. Важно е да се забележи дека сликата покажува честички на крајот од жицата, што е токму онаму каде што теоретски пресметки се предвидуваат многу години.
Ако мислите дека потрагата по богот Хигс - неостварливата честичка која дава маса на маса - е епска, тогаш размислете за физичарите кои се обидувале да најдат начин да откријат уште една субатомска честичка скриена уште од 1930-тите, кога се појавила првата претпоставка.
Но сега, благодарение на употребата на 2 фантастични големи микроскопи, оваа многу чудна и потенцијално револуционерна честичка е откриена.
Замислете го фермионот Мајоријана, честичка која е исто така нејзина сопствена античестичка, кандидат за темна материја и можен посредник на квантната пресметка.
Фермион Мајорјана е именуван по италијанскиот физичар, Еторе Мајорана, кој формулираше теорија која ја опишува оваа единствена честичка. Во 1937 година, Мајоријана предвиде дека стабилна честичка може да постои во природата, што е и прашање и антиматерија. Во нашето секојдневно искуство постои и материја (која се наоѓа во изобилство во нашиот Универзум) и антиматерија (што е исклучително ретка). Ако материјата и антиматеријата се сретнат, тие ги уништуваат, исчезнуваат во блесок на енергија. Една од најголемите мистерии на модерната физика е како Универзумот стана повеќе прашање од антиматеријата. Логиката диктира дека материјата и антиматеријата се дел од истото, како спротивставени страни на паричка, и требало да бидат создадени со исто темпо. Во овој случај, универзумот би бил уништен пред да се воспостави. Сепак, некои процеси по Биг Бенг покажуваат дека повеќе материја е произведена од антиматеријата, па затоа е важно да победиме, што го исполнува Универзумот што го знаеме и сакаме денес.
Сепак, фермионот Мајорјана е различен по своите својства и е исто така античестички. Додека електронот е материја, а позитронот е анти-материјалната честичка на електронот, фермионот Мајорија е и материја и антиматерија. Тоа е оваа материјална / анти-материјална двојност која го направи овој мал ѕвер да биде толку тешко да се следи во текот на изминатите 8 години. Но, физичарите направија, а за да ја остварат задачата, земаа огромна генијалност и енормно голем микроскоп.
Теоријата покажува дека фермионот Мајорјана треба да се прошири на работ на други материјали. Така, тимот на Универзитетот Принстон создаде железна жица во дебелина на атомот на површината на олово и се зголеми на крајот од жицата користејќи мега-микроскоп во лабораторијата на ултра-ниски вибрации во Yadwin Hall во Принстон.
"Ова е најлесниот начин да се види фермион од Мајорија, кој се очекува да биде создаден на работ од некои материјали", вели водечкиот физичар Али Јаздани од Универзитетот Принстон, Њу Џерси, во соопштението за печатот. "Ако сакате да ја најдете оваа честичка во внатрешноста на материјалот, мора да користите микроскоп кој ви овозможува да видите каде е навистина." Истражувањето на Јаздани беше објавено во списанието Science во четвртокот (2-ри октомври). Пребарувањето на фермојонот Мајордана е значително различно од потрагата по други субатомски честички, кои се повеќе осветлени во широкиот притисок. Лов на Хигсовиот бозон (и слични честички) бара од најмоќните акцелератори на планетата да генерираат огромен енергетски судир неопходен за симулирање на состојбите наскоро по Големиот експлозија. Ова е единствениот начин да се изолира брзо распаѓачкиот Хигсонски бозон, а потоа да се проучат производите од неговото распаѓање.
Спротивно на тоа, фермионот Мајорјана може да се открие само во една супстанција со нејзиниот ефект врз атомите и силите околу него - така што не се потребни никакви моќни акцелератори, но неопходно е користење на моќни микроскопи за тунење на скенирање. Многу фино подесување на целниот материјал е исто така потребен за да се изолира и да се прикаже фермион од Мајорјана.
Оваа строга контрола бара екстремно ладење на тенки железни жици за да се обезбеди суперспроводливост. Суперспроводливоста се постигнува кога топлинските флуктуации на материјалот се намалуваат до тој степен што електроните можат да помине низ овој материјал со нулта отпорност. Со намалување на целта до 272 степени целзиусови - до еден степен над апсолутната нула, или 1 келвински - идеални услови може да се постигнат за формирање на фермион на Мајорјана.
"Ова покажува дека овој (Majorana) сигнал постои само на работ", рече Јаздани. "Ова е клучен потпис. Ако немате, тогаш овој сигнал може да постои и од други причини. " Претходните експерименти ги отстранија можните сигнали од фермионот Мајорјана во слични инсталации, но ова е прв пат да се појави одреден сигнал за честички, по отстранувањето на сите извори на пречки, токму на местото каде што се предвидува да биде. "Ова може да се постигне само преку експериментална поставеност - едноставно и без употреба на егзотични материјали кои би можеле да се мешаат", рече Јаздани.
"Она што е интересно е дека е многу едноставно: тоа е олово и железо", рече тој.
Сега е откриено дека постојат неколку интересни можности за неколку области на модерната физика, инженерството и астрофизиката.
На пример, фемонионот Мајорјана слабо се поврзува со обичната материја, како и сенишниот неутрин. Физичарите не се сигурни дали неутрините имаат посебен античестик, или, како фермој на Мајораната, е свој античестик. Неутрино изобилува во вселената, а астрономите често укажуваат дека неутрините се голем дел од темната материја за која се смета дека ќе го наполни Космос. Веројатно, неутрино се исти како честички на Мајонена и Фермионите. Мајорената исто така се кандидати за темна материја.
Постои, исто така, потенцијално револуционерна индустриска апликација доколку физичарите можат да кодираат материи со фемони од Мајорјана. Во моментов, електроните се користат во квантните компјутери, потенцијално создавајќи компјутери кои во еден момент можат да ги решат претходно безбројните системи. Но, електроните се познати тешко да се контролираат, и често ги прекршуваат пресметките по интеракција со други материјали околу нив. Сепак, фермионот Мајорија, кој е исклучително слабо во интеракција со материјалот, е изненадувачки стабилен поради неговата материјална / анти-материјална двојност. Од овие причини, научниците можат да ја искористат оваа честичка, технички да ја применат во материјали, да кодираат и, најверојатно, да откриваат се повеќе и повеќе нови методи на квантно пресметување.
Така, иако неговото откритие не создава драма и држење релативистички честички заедно во вакуумните комори на детекторите на LHC, посуптилното откритие на Мајораната може да развие нов пристап кон темната материја и да направи револуција во компјутерите.
И, можеби, 80-годишниот почеток за негово отворање беше достоен за тоа, на крајот на краиштата.
