إتوري ماجورانا

الكاتب | الشرقي هان جي كه (جامعة شنغهاي جياوتونغ)

ذبيان | كما هوانغ يونيو

1.  ثمانون عاما مع اختفاء غامض النبوة

25 مارس 1938، 32 عاما من عمره الفيزياء النظرية الإيطالي، أستاذ في جامعة الاختفاء الغامض نابولي إتوري ماجورانا بعد أن ترك رسالة انتحار. البعض يقول انه انتحر، قيل انه خطف وقتل، ويقول البعض انه دخل الدير، ويقول البعض أصبح متسولا، ويقول البعض انه عاش حياته في أمريكا الجنوبية، الأرجنتين وفنزويلا، وباختصار، ما زال مفقودا.

قد ماجورانا درس تحت سيد الشهير الفيزياء (مستشار أيضا لي Zhengdao دكتوراه في شيكاغو) فيرمي. يعتقد فيرمي كان الفيزيائي الطالب المتفوق، مقارنة غاليليو ونيوتن قدم المساواة. في كثير من الأحيان عن اسفه عندما تكون في المستقبل الوظيفي البحوث، واجه فيرمي أصعب المشاكل، "إذا إيتوري هنا على ما يرام!"

Maiorana فقط كما في الفيزياء النظرية نشرت تسع مواد، معظمهم المحرز في 1931 و 1932. في 1932-- 1933، درس ميكانيكا الكم النسبية، المعادلات الأساسية لحركة الإلكترون في عام 1928 الإلكترونات ديراك وجدت تنبأ لها جسيم مضاد "البوزيترون" (اكتشف في عام 1932) التماثل بين غير راضين (نظرية لاحقة تطوير عمراني نظرية الحقل الكمومي في طريقة للتعويض عن هذا النقص). في الواقع، وجد أن الحل معادلة ديراك يسمح أيضا لنوع من الجسيمات والجسيمات المضادة في عينه، وأن باولي المقترحة في عام 1930 "نيوترينو" قد تكون هذه الجسيمات. لكنه لم تنشر النتائج على الفور، وبين السنوات الأربع القادمة لم تنشر أي مواد. حتى عام 1937، منصب أستاذ المرشحين النظري من جامعة نابولي، نشرت للتو المادة الأخيرة له في حياة بناء على إلحاح من أحد الأصدقاء، ثم اختفت في ظروف غامضة.

ماجورانا توقع الوحدة الأساسية ذات الطبيعة المحتملة للتكوين في هذه المقالة، والآن يطلق عليه جسيمات ماجورانا. هذا هو عدم محايد (الكهربائي) تهمة لتلبية ميكانيكا الكم النسبية، وتدور 1/2 الجسيمات، يمكن أن ينظر إليه على نصف جسيمات ديراك. حتى الآن، لا يوجد دليل قاطع على وجود مثل هذه التجارب جسيم. ومع ذلك، والدليل المحدد من وجود مثل هذه الجزيئات، وفي نهاية المطاف إلى فهمنا لأسرار الطبيعة يمكن أن تكون مفتاح حاسم. وهكذا، وإيجاد جسيمات ماجورانا الأساسية تجريبيا تصبح واحدة من أكثر القضايا الإنسانية الهامة الأساسية العلمية من اليوم، ظهرت في البشر في هذه المرحلة "العلم" مجلة المدرجة في بداية هذا القرن، ومعظم الأسئلة العلمية الهامة 125 .

2. ملاك الفيزياء الأساسية

الجسيمات الأولية هي الوحدات الأساسية للطبيعة. ويمكن تقسيمها إلى فئتين، البوزونات والفرميونات. تدور بوسون (على غرار الدوران حول التناوب) هو الوحدة الأساسية (ح-بار) هو عدد صحيح متعددة. و"هيغز" SPIN 2012 وجد الصفر، الوحدات الأساسية لل"الفوتونات" الخفيفة تدور 1، الوحدة الأساسية للموجات الجاذبية "graviton" تدور 2، فهي "بوزونات ". ويدور هي الفرميونات نصف عدد صحيح متعددة من الوحدة الأساسية، مثل تدور الإلكترونات هو 1/2 نيوترينو. قد الجسيمات الأولية أيضا جسيم مضاد المقابلة. E-جسيم مضاد هو بوزيترون، والفوتون هو الجسيم المضاد الخاص بها.

يبدو الخبرة التجريبية ليقول لنا أن الفرميونات لها نمط مثيرة للاهتمام: أنها تأتي مع بعض نوع من "تهمة" لجزيئات منفصلة ومنطقة الجسيمات المضادة، مثل 'تهمة' الإلكترونات الإيجابية والسلبية هو عكس ذلك. محايدة كهربائيا، وجد تدور النيوترون 1/2، وإن لم يكن الجسيمات الأولية، ولكن أيضا جسيم مضاد الخاصة به، والمعروفة باسم "مكافحة النيوترونات"، عام 1956 في مختبر بيركيلي في كاليفورنيا. ولما كان هذا الحكم هو الصحيح، فإنه يمكن الجزم أن الجسيمات ماجورانا - هذا النوع من الجزيئات المحايدة والجسيمات المضادة الفرميونات تمييزه غير موجود في العالم الحقيقي.

ومع ذلك، إذا كان هناك جسيمات ماجورانا هي الوحدات الأساسية للطبيعة، بعد ذلك سوف يساعد فتح الباب أمام كنز من بعض مشاكلنا يمكن أن تحل لغز المهم.

سر الأول هو غير المتماثلة في العالم الحقيقي من المادة والمادة المضادة. في بداية الكون، والقانون الأساسي للفيزياء المعروف في مسألة المطالبة والمادة المضادة هو متناظرة تماما، أي عدد من معادلة. ولكن في الكون اليوم، لمعرفة ما هي المسألة، والمادة المضادة هي انقرضت تقريبا. على سبيل المثال، في الواقع، لم يسبق لي أن رأيت المادة المضادة نجم أو مجرة. هذا التباين هو ما يسبب ذلك؟

وثمة تفسير أكثر الطبيعي هو: وجود جسيمات ماجورانا في الكون، فإنه لا يميز بين المادة والمادة المضادة، من خلال آلية محددة تسوس، ويمكن أن تنتج التباين الطفيف، الأمر أكثر من واحد من عدة أجزاء من البليون من المادة المضادة الكون، وخلال التبريد الكون، المادة والمادة المضادة من خلال وقت "النار و" يتم إتلاف المادة المضادة يي القيام به، ويشكلون عالمنا المادي اليوم هو كمية صغيرة جدا بعد الحريق والناجين.

سر آخر هو لماذا أنها خفيفة جدا عن كتلة الإلكترون والجسيمات الأولية الأخرى. يعتبر أصل كتلة، والآن لتكتشف حديثا الجسيمات الأولية هيغز حوالي (نظرا لأهميته هو الحائز على جائزة نوبل يدرمان يسمى "الله الجسيمات"). ولكن نوعية الجسيمات الله من حيث أنها تأتي من ذلك؟

في نظرية الكم النسبية، العالم المجهري التقلبات الكمومية - A الكم العالم فريدة من نوعها "إمكانية الظاهري" - سيكون له مساهمة نوعية هيغز. وأكثر هذه التقلبات المجهرية، مساهمتها في أكثر هائلة. وبالتالي، وفقا للقوانين الفيزيائية المعروفة، وذلك بسبب الظواهر الكمومية، بحيث نوعية الجسيمات الأولية الإلكترونية يجب أن تقاس الآن من اثني عشر حجم عددي كبير. إذا كان الأمر كذلك، أن عالمنا هو مختلف تماما.

في عالم التناظر الفائق، كل الجسيمات الأولية المعروفة لديه نوعية كبيرة "شريك الظل." المقابلة

إذا كنت تسمح الجزيئات ماجورانا موجودة، المشكلة أعلاه يمكن حلها بسهولة. حسب طبيعة تلك الجسيمات قد وضع "الفائق" السحري بين الفرميونات والبوزونات - كل فرميون معروف (بوسون) لديه فائق التناظر "شريك الظل" الزجاج بوزونات (الفرميونات).

على سبيل المثال، الفوتونات هي بوزونات، فإنه قد يكون المقابلة التوأم الشقيق "الفوتون فائق التناظر،" الجسيمات ماجورانا متعادلة كهربائيا. في عالم فائق التناظر، ويقابل الفوتون التقلبات الكمومية المجهرية تماما من قبل الفوتون التناظر الفائق. ولكن في العالم الحقيقي، والتناظر الفائق ليست مثالية، والشركاء فائق التناظر جميع أثقل نظرا لجودتها لم يتم العثور تجريبيا. التقلبات الكمومية، وبالتالي تسهم في نوعية الجسيمات الأولية يمكن التلاعب بها من قبل هذا التناظر الفائق الكمال.

وهناك المادة المظلمة! وجد علم الفلك وعلم الكونيات الأبحاث أن الجسيمات الأولية ونحن نعرف سوى 5 من الطاقة الكلية للكون. 27 من الطاقة في الكون هو مادة جديدة غير معروفة تسمى المادة المظلمة. وتحيط منطقتنا درب التبانة التي كتبها كبير هالة المادة المظلمة. Dark غير المرجح أن تكون جديدة، والجسيمات الأولية المحايدة كهربائيا المسألة. نظريات الجسيمات تميل إلى تحديد المسألة الظلام ومن المرجح أن تكون الفرميونات محايدة، أي ماجورانا الجسيمات. إذا كان الأمر كذلك، تصبح الجزيئات التي ماجورانا الحاكم الحقيقي للعالم المادي.

3.  النيوترونات هي جسيمات ماجورانا لا؟

وكما ذكر آنفا، من الناحية النظرية، والعثور على الفرميونات ماجورانا وقتا محايد أن النيوترينو من المرجح أن هذه الجزيئات.

فرضيات حول النيوترينو كان أول من اقترح باولي في عام 1930، وقال انه يعتقد أن إنتاج جسيمات محايدة كهربائيا في عمليات التفاعل ضعيفة. تم اكتشاف النيوترينو لأول مرة في عام 1956 في التجارب أثبتت لاحقا أن هناك ثلاثة أنواع مختلفة. النيوترونات والجسيمات الأولية هي عضو مهم في الأسرة.

ولكن ما إذا كان ماجورانا النيوترينو جسيم لا استنتاج بشأن التجارب .

جسيمات النيوترينو كما تدور 1/2، عندما كان مصحوبا دوران مركز الحركة الجماهيرية. رأينا الاتجاه التناوب والتوجيه تتحرك من النيوترينو تجريبيا لتشكيل اليسار ناحية تسمى النيوترونات. ولكن العلماء لقد رأيت أبدا antineutrinos أعسر. لأن اليد اليسرى يبدو أن النترينو بالإضافة إلى توفير جودة العطاء نيوترينو الخارج، لا تشارك في أي تفاعلات أخرى يمكن القول أن أي استخدام آخر. منذ كنت لا ترى، من الناحية النظرية، وأنها لا تحتاج بالضرورة، فهل يعني ذلك أنه غير موجود؟ بالطبع لا.

في وقت مبكر من عام 1939، بعد سنة الثانية على اختفاء ماجورانا، الفيزياء النظرية الأمريكي، الأستاذ في جامعة هارفارد وطلبت يندل فروي سواء الأدلة البحثية ماجورانا نيوترينو طريق واحد هو إيجاد نوع من نواة "لا النيوترينو مزدوجة تسوس بيتا ".

نواة "تحلل بيتا" هو البروتون أو النيوترون إلى بروتون إلى نيوترون ضعف عملية التفاعل، بين عناصر مختلفة من الطبيعة يمكن سد هذا الإجراء. في تحلل بيتا نموذجي، يرافقه نيوترينو إلكترون واحد صدر.

هناك نواة الخاصة، سبب تحلل بيتا هو لأن الطاقة لا يمكن أن يحدث. على سبيل المثال الجرمانيوم 763244 البروتونات النيوترونات، واحد يحتاج إلى وضعه في بيتا تسوس الزرنيخ 76 (33 البروتونات النيوترونات 43). ولكن في مجال الطاقة لا يجوز، لأن الزرنيخ أعلى من الطاقة 76-76 الجرمانيوم. ومع ذلك، الجرمانيوم 76 يمكن "في وقت واحد" للخضوع لهما بيتا الاضمحلال، والسيلينيوم يصبح 76 (34 البروتونات النيوترونات 42). هذا هو السماح المادية، والمعروفة باسم "تحلل بيتا المزدوج"، ويرافق هذه العملية من خلال الافراج عن اثنين من الإلكترونات واثنين من النيوترونات. ومع ذلك، فإن احتمال وقوع هذه تسوس صغيرة للغاية، والوقت المطلوب أكبر من 1018، أطول من عمر الكون 100 مليون مرة.

وجدت فروي أن النيوترونات إذا هي جسيمات ماجورانا، مكررا تسوس بيتا من نوى قد يسمح سائط تسوس جديدة: لا النيوترينو مزدوجة تسوس بيتا التي تنتج عملية اثنين فقط من الإلكترونات، وهما الصغيرة الطفل لن تظهر. لأنه من دون أي تهمة، حتى أن اثنين من جزيئات ماجورانا تسوس إلا في ظهور رمزي لحظة قصيرة جدا ثم اختفت في ظروف غامضة من فراغ.

العادية اثنين مزدوجة antineutrinos تحلل بيتا (يسار). ولكن إذا النيوترونات هي جسيمات ماجورانا، فمن الممكن أن المنتج لا يظهر تسوس، وهذا هو يحاول العلماء العثور على "لا النيوترينو مزدوجة تسوس بيتا" (يمين).

لذلك، ومن المفارقات جدا، وهناك أدلة الجسيمات هي تجريبيا من خلال ذلك لم تظهر! لأن التجربة النيوترينو صعبة للغاية للكشف، من الصعب إثبات وجودها ولكن لم تظهر المستوى التالي.

4. لا مسبار النيوترينو مزدوجة تحلل بيتا: تحدي الشيطان

اقتراح فروي سرعان ما اجتذب اهتماما كبيرا من العلماء. السيد وو جيان شيونغ أيضا كانت تبحث عن 48 نظائر خالية من الكالسيوم النيوترينو مزدوجة تحلل بيتا. ولكن كما قال السيد لي ونظرية يانغ من انتهاك المساواة وجدت أن الناس يدركون أن يجب أن يحدث هذا الاضمحلال عندما يكون النيوترونات كتلة. خلاف ذلك، يمكن للتجربة أبدا أن يكون متأكدا ما إذا كان النيوترينو هو جسيم ماجورانا.

الرائد حدثت نقطة تحول في بداية هذا القرن التجربة اليابانية تجربة سوبر كاميوكاندي SNO وكندا وجدت هذه الظاهرة من أنواع مختلفة من تذبذب النيوترينو ميكانيكا الكم العيانية: يمكنك تحويل بينهما. بعد احظ التجربة خليج دايا الصينية بعد وضع تحويل الثالث والأخير. لأن هذه التحويلات فقط إذا كانت كتلة النيوترينو غير الصفر لتظهر، وبالتالي أثبتت بشكل غير مباشر أن النيوترونات لها كتلة، فتح الفيزياء نافذة جديدة خارج النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات. Kamiokande والتجربة SNO للحصول على 2015 جائزة نوبل في الفيزياء، والتجربة خليج دايا ومعا على معظم عام 2017، مبلغ الأساسية المادية جائزة العلوم اختراق جائزة.

على الرغم من أن كتلة النيوترينو غير الصفر، وإنما هو الحد الأدنى، وربما عشرات إلكترون فولت ترتيب مليون مرة أصغر من كتلة الإلكترون، وعلم الأحياء يمكن ان يمثل تقريبا. ولذلك، فإن نوعية النيوترونات الإلكترونية بشكل لا يصدق على ضوء ما بالمقارنة مع أكثر!

فوجئ علماء الفيزياء النظرية للعثور على أنه إذا النيوترونات هي جسيمات ماجورانا الواقع، كتلته صغيرة جدا ويمكن بسهولة وأوضح.

Maiorana يسمح لآلية متأرجحة الكامنة وراء السلطة المادية والضعفاء، والتفاعل القوي للالكبرى الثلاث موحدة كقوة الحجم الطاقة (يعتبر عموما تريليون مرة أكبر من كتلة البروتون)، وتحديد كتلة النيوترينو حجم: كلما السابق، وهذا الأخير أكثر ضوء. ولذلك، فإن نيوترينو كتلة ماجورانا هي تحمل يذكر الفيزياء الأساسية لمعظم الجينات عميق.

ومع ذلك، للتحقق ما إذا الجسيمات ماجورانا النيوترينو تسوس بيتا دون نيوترينو التجربة، ونوعية هذه الجسيمات خفيفة لا يطاق (لا تحتمل خفة الكائن)، لأن نوعية عشرات إلكترون فولت وسائل الحياة التي وضع الاضمحلال أكبر من 1026، أطول من عمر الكون هو مرة كوادريليون. ولذلك، حتى إذا كان هناك من نصف طن من النظائر (1028 نوى)، بهدوء الانتظار لمدة عام، وفقط عدد قليل من الأحداث الاضمحلال.

طبيعة مزدوجة تحلل بيتا يمكن أن تحدث بعض نوى نظائر، ويعمل حاليا في معظم التجارب الواعدة الجرمانيوم 76، 136 اكس، 130 تي، الخ، وغيرها من الممكن 82 مثل السيلينيوم والموليبدينوم والكادميوم 100 و 116 وما شابه ذلك. محتوى النظائر الطبيعية من الجرمانيوم وأقل زينون ذات الصلة من 1/10، وبالتالي فإن الحاجة إلى التكامل اليدوي التجريبية وفرة عالية من المواد الخام. وهذا يتطلب عددا كبيرا من أجهزة الطرد المركزي إن أجهزة بارعة من عناصر مختلفة من نفس النوعية يمكن فصل النوى. أجهزة الطرد المركزي المستخدمة في تخصيب 235 نمي يمكن استخدامها لصنع أسلحة نووية، وذلك للحصول على عدد كبير من النظائر المشعة يتطلب فقط الكثير من الوقت والمال، والحاجة إلى فتح منطقة محظورة العسكرية.

يعني النظائر فيرة بحاجة الى الكثير من أجهزة الطرد المركزي للحصول على اليورانيوم المخصب يمكن لصنع أسلحة نووية 235

مع 1028 النووي الانتظار لمدة عام من أجل التوصل إلى عدد قليل من غير نيوترينو المزدوج الأحداث تحلل بيتا هو التحدي النهائي جديرة بهذا الاسم.

سطح الأرض، في كل وقت، من خلال حجم التدخل الأشعة الكونية، والصخور تحت الأرض في كل مكان هناك المشعة المختلفة للعبادة. لذلك، مثل هذه التجارب يجب أن إخفاء أكثر من ألفي متر تحت سطح الأرض، وجميع المواد المستخدمة في التجارب يجب أن تكون مختارة بعناية وتنقيتها، يجب محمية الجهاز التجريبي كله مئات الآلاف من الأطنان من البيئة المادية فائقة نقية. حتى هذا "معظم الكون نظيفة" المناطق، فإن التدخل تنتج الكثير من الضوضاء في البيانات التجريبية، تجد إشارة مفيدة إبرة في كومة قش مماثلة.

لا يمكن التغلب على ضجيج غير عادي مزدوج تحلل بيتا برفقة ولادة اثنين من النيوترونات، وهذه العملية آلاف المرات أكبر من احتمال لا يزيد عن نموذج نيوترينو. عندما يكون هناك عدد قليل من الطاقة النيوترينو التي تقوم تقريبا إشارة لا المادية السابقة وهذا الأخير، على التوالي. والطريقة الوحيدة لبه هو لقياس الطاقة من الالكترونات جدا ودقيقة جدا، فمن المتوقع أن نرى أكثر من العادي مزدوج خارج بيتا تسوس إشارة قياسها. حاليا، يمكن أن أفضل قرار طاقة الإلكترون تجريبي تحقيق دقة الألف إلى اثنين.

حتى صعبة للغاية، لمدة نصف قرن، والعلماء أيضا اختبار مجموعة متنوعة من الطرق، لا المثابرة لايجاد النيوترينو مزدوجة بيتا تسوس . الآن، وأكثر من اثني عشر من التجارب الدولية الرئيسية، وذلك باستخدام تقنيات كاشف مختلفة، لتجد أن نظائر مختلفة تسوس وسائط.

في عام 2015 أصدرت الولايات المتحدة خطة عشرية للعلوم النووية، ومن المتوقع أن تستثمر 300 مليون $ لبناء التجربة طن النظائر وغير النيوترينو مزدوجة التجربة تحلل بيتا، لأن المشروع الجديد الأول. أوروبا على تطوير CUORE، جيردا مشاريع أخرى، وضعت حاليا قدما في تجربة مفهوم طن. KamLAND-زن المرحلة التجريبية اليابان هي واحدة من أكبر الجسم، ومعظم التجارب التنافسية، فقد كان أيضا دعم على المدى الطويل من الحكومة اليابانية. نظرا لتحديد الخصائص الأساسية للنيوترينو الفيزياء ضروري للمستقبل، وكلها تقريبا من المختبر تحت الارض واحد على الأقل غير النيوترينو مزدوجة تجارب تحلل بيتا.

أبحث لم النيوترينو مزدوجة تسوس بيتا يمثل تحديا وفرصة. القائمة تجربة ثلاثة كتلة الجسم، القرار الطاقة، الخلفية، الخ، وكلها يمكن أن يتم دون توازن، عدم المضي قدما على طول مسار واضح. وهذا يعطي الجسيمات والفيزياء النووية بمشاركة الصين النشطة، فرصة لاظهار مواهبهم.

لجنة الإصلاح الوطنية للتنمية وبدعم مؤخرا ثلاثة عشر خمسة البنية التحتية الرئيسية، الصين سيتشوان جين بينغ مختبر تحت الأرض، لديها أفضل الظروف الطبيعية في العالم، هو المكان المثالي لحمولة لا النيوترينو مزدوجة تسوس بيتا من . جين بينغ عمق 2500 متر، لذلك يتأثر التجربة بالكاد بواسطة الأشعة الكونية. التجارب التي قامت بها مرحلة المحلية في جين بينغ تشمل PandaX (زينون 136) وCDEX (قه 76)، وهناك أمل في 5-10 سنوات لتحقيق عالم خال من النيوترينو مزدوجة تجارب تحلل بيتا المستوى المتقدم. وعلاوة على ذلك، وضعت كمية من درجات الحرارة المنخفضة وتكنولوجيا الطاقة ارتفاع ضغط الغاز بنشاط في الفن.

اثنين من جين بينغ مختبر تحت الأرض. المصدر: INSPIRE

5. أشباه جسيمات ماجورانا والطوبوغرافية حساب الكم

مجالين رئيسيين للفيزياء الحديثة هي فيزياء الجسيمات وفيزياء المواد المكثفة. ثقافة هذين المجالين ليست هي نفسها: أكدت ظاهرة فيزيائية شرح أكثر الأساسي، والتفاعلات مثل هذه الجسيمات الأولية، والمستمدة نظام معقد وأكد الظواهر الفيزيائية الجديدة، مثل ارتفاع درجة الحرارة والموصلية الفائقة الكم تأثير هول. ومع ذلك، فإن التشابه مع فراغ الفضاء لمرة والمادية مكثف دولة أرض الواقع معقدة مثل أن عددا من النظريات والمفاهيم يمكن أن تقترض طريقة أخرى.

الشهير "الله الجسيمات" يعكس الجسيمات المنظر تفسير ظاهرة الموصلية الفائقة، وتحقيق مرحلة فراغ انتقال المادي هو خلق آلية لنوعية الجسيمات الأولية. مكثف الفيزياء النظر أمر طبيعي لتوسيع مفهوم الجسيمات ماجورانا من الجسيمات الأولية إلى ما يسمى ب "شبه جسيمات"، وتستخدم لوصف بسيط ووضع الرياضة رائع والأنظمة الإلكترونية أكثر تعقيدا في المعرض. وهكذا، في حين قدم وساق السعي ماجورانا الجسيمات علماء الفيزياء الجسيمات الأولية، الفيزياء المادة المكثفة تبحث بشغف quasiparticle ماجورانا المواد الصلبة من اتجاه آخر.

تتكون الذرات في المواد الصلبة، وعدد كبير من الإلكترونات وفقا لمبدأ استبعاد باولي في أدنى حالة طاقة ممكنة، وهو ما يسمى فاي ميهاي. في هذا البحر إذا مفقود إلكترون واحد لتشكيل "ثقب"، يمكن أن ينظر إليها على أنها "المضادة الإلكترونيات." ويتكون "الموجة" في عرض البحر من قبل الالكترونية وتحت "الثقوب" بحر من حركة الاختلاط، ويمكن أن ينظر إليه أحيانا على أنه زخم الطاقة "الجسيمات" الحركة، وهو ما يسمى "شبه جسيم." في ظل ظروف معينة، قد يكون هذا مجموعة مماثلة لحركة الفرميونات حرة محايدة (ماجورانا) وصفها، والإلكترون "الثقوب" دولة الحركة مع التماثل الكامل. ولكن مثل يتم رقصة التنين "التنين" من قبل الناس، ماجورانا أشباه الجسيمات هي حالة خاصة من قبل عدد كبير من الإلكترونات يتصرف بها. رياضيا، الفرميونات محايدة فقط الجسيمات الأولية موجودة في المكان والزمان في الأبعاد 3 + 1 ما يستطيعون في 3 الأبعاد أو أقل مساحة الأبعاد بأنه "شبه الجسيمات" موجودا.

في الواقع، في الحالة المثارة إلى حد كبير التقليدية (BCS) هو موصل جيد للكهرباء quasiparticle تتكون من الإلكترونات والثقوب، وجود جسيمات ماجورانا مميزة وفائقة التوصيل "فجوة الطاقة" هي مشابهة ماجورانا كتلة الجسيمات.

المكثف مسألة الفيزياء ماجورانا الفائدة الرئيسي هو ما يسمى ب "عدم وضع"، مع ماجورانا مميزة، مساحة الإلكترونية حول نقطة ثابتة للدولة الحركة الجماعية، الطاقة صفر، والحركة وغيرها تشكيل فرق الطاقة معين. وتشير الدراسات النظرية أنه في الموصلات الفائقة وعازل الطوبوغرافية واجهة دوامة فائقة التوصيل في مكان قريب يمكن أن تنمو مثل وضع الصفر. هذا هما فصل مكانيا وضع الصفر إلى تشكيل "الطفل شبه فيرمي"، كما الكم حساب "المكدسة".

الكم الحوسبة بسبب ميزاته الخاصة للفيزياء الكم تصبح اتجاه البحوث الهامة، ولكن أجهزة الكمبيوتر الكم حساسة جدا للضوضاء البيئية، فإنه يتطلب الكثير من الموارد من أجل حماية يدركه. منذ يتم تشكيل الخصائص الطبوغرافية ماجورانا فرق الطاقة quasiparticle ومساحة بت خصائص التوسع مع الحصانة الضوضاء غير عادية، وبالتالي يجري يفضل بشكل خاص.

يظهر على فائقة التوصيل واجهة عازل الطوبوغرافية وعدم وضع ماجورانا

منذ عام 2012، أكثر مما كانت عليه في المجموعة التجريبية بعد أخرى لتحقيق وضع الصفر في إعداد Maiorana دوليا. في الصين، والبحث والدراسة مجموعة جامعة شنغهاي النقل على التوالي أكاديمية الفيزياء للعلوم في طوبولوجيا عازل / موصل جيد للكهرباء heterostructure والموصلات الفائقة القائمة على الحديد واحدة من الكريستال أدلة وجدت الوضع طاقة ماجورانا الصفر. لتحقيق الحوسبة الكمومية، وذلك باستخدام تجاوز يجب أن تكون مستقلة عن خصائص محددة لها الإحصائية للفضاء ثنائي الأبعاد في وضع الصفر مثل. ورغم أن هذا من الناحية التقنية تحديا كبيرا، ولكن يجب أن يتحقق.

إذا كان الأمر كذلك، من شأنه أن يكون جزيئات مستقبل الحوسبة الكم ملاك ماجورانا.

Maiorana في المادة المكثفة كما أن هناك شبه الجسيمات، لا يعني أنها ستكون حجر الزاوية في البناء الطبيعة. إذا بعد التحدي النهائي، وأكدت العلماء التجربة أن النيوترينو هو جسيمات ماجورانا، فإنه في الحقيقة أساس ماجورانا ملاك البدني، أو ربما تصبح هويته "الأشباح".

في أي حال، Maiorana مهنة قصيرة فعليا إلى الفرص المادية القادمة لا تمحى.

الكتاب أشكر التمويل وجو هوان، ون شياو قانغ، وهونغ جيان، وشياو قانغ، الأكاديمية السيد هوان مناقشة مفيدة معتدلة العلوم، وعدد من مشاريع استشارية مستقلة.

مراجع

E. ماجورانا نوفو CIMENTO 5، 171 (1937)

https://www.sciencemag.org/site/feature/misc/webfeat/125th/

https://en.wikipedia.org/wiki/Dark_matter

S. إليوت وM.Franz، https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/

RevModPhys.87.137

https://science.energy.gov/~/media/np/nsac/pdf/docs/2016/NLDBD_Report_2015_

Final_Nov18.pdf

J. P. شو وآخرون، فيز. القس بادئة رسالة 114، 017001 (2014)

D. F. انغ وآخرون، العلوم 362، 333 (2018)

المصدر: المثقفين

تحرير: لولو

المواد الشعبية الأخيرة TOP10

انقر على العنوان لعرض

1. قوانين الفيزياء اقول لكم كيف قاسية الحقيقة عن الحب هناك!

2. الامبراطور اليشم في النهاية يعيش في طبقة الستراتوسفير أو التروبوسفير؟

3. كرات زجاجية في نمط كيفية الوصول إلى ذلك؟ الطفولة القراءة سر حلها أخيرا

4. لا يقلد! العنب اثنين معا في فرن ميكروويف، يمكن أن يحرق بيتك هو ذهب

5. 100 سنة النظر في النجوم

6. لا أعرف، لا نقول لكم قراءة "يتجول في الأرض"

7. كيف التصنيع حجم الماس

8. يانغ - ميلز مثلا نظرية ما؟ وقال لماذا يانغ كان وراء المساهمات نوبل؟

9. لا ورق التواليت حول كيفية تجنب؟ بعد قراءة هذه المقالة سوف نفهم

10. نيوتن نعش اختبأ، يرجى جأت إلى هذا كان دفاعا عن النفس!