神秘莫測的馬約拉納費米子被發現
- 發佈時間：2014-10-09 09:30:27 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報訊 （記者劉霞）馬約拉納費米子是一種由物質和反物質組成的神秘粒子，已經困擾了物理學家80年。美國科學家近日宣佈，他們已經找到了這種神秘莫測的粒子，這不僅有助於量子電腦的研製，還有助於科學家們進一步弄清暗物質的性質。
物理學家們認為，每個粒子都有自己的反粒子，它們的品質相同，但電性相反。馬約拉納費米子卻是個例外，其反粒子就是自身，而且呈電中性。物理學家們認為，當物質和反物質相互碰撞時，它們會相互湮滅。但1937年，義大利理論粒子物理學家埃托雷·馬約拉納提出，可能存在著一種由物質和反物質組成的粒子，不過，科學家們一直都沒有發現其蛛絲馬跡，直到現在。
捕捉到這種神秘莫測的粒子並非易事，為此，普林斯頓大學的物理學教授阿裏·雅達尼和同事使用一款有兩層樓高的望遠鏡來對準一個只有幾個原子長的一段細鐵絲。他們將鐵絲置於一大塊鉛上，並將其冷卻到接近絕對零度的零下272攝氏度。極冷溫度在鉛中製造出了超導狀態，鐵絲産生的磁場和鉛産生的超導性之間的平衡産生了馬約拉納費米子，其在鐵絲的兩端盤旋。雅達尼10月8日接受趣味科學網站採訪時解釋道：“因為鐵絲足夠長，物質和反物質能分居兩端，當物質和反物質無法相互‘交流’時，它們可以獨立存在，不會彼此湮滅。”
借用這種巨大的望遠鏡，研究人員探測到了來自鐵絲兩端的中性信號，數十年的研究和計算已經證明，這是馬約拉納費米子的關鍵信號。雅達尼團隊的實驗建立在加州大學聖巴巴拉分校物理學教授阿列克謝·基塔耶夫提出的一個理論的基礎上。2011年，基塔耶夫預測，某種特殊類型的超導狀態將産生馬約拉納費米子，而且，這種粒子將出現在一條線的兩端。
馬約拉納費米子也是迄今還未被科學家們發現的暗物質的備選粒子。科學家認為，組成暗物質的粒子很難探測，可能也不會同周圍的環境相互作用，就像馬約拉納費米子。
總編輯圈點
馬約拉納費米子是製造量子電腦的完美選擇之一。普通電腦內的資訊被存儲在“位”內，每一位都被編碼成0或1，而量子電腦內的資訊位同時以0和1存在，但這種“疊加”狀態非常脆弱。為此，物理學家們一直在尋找使量子位更穩定的方法。馬約拉納費米子由本應相互湮滅的物質和反物質組成，所以其非常穩定，且呈電中性，很少與環境相互作用，這些屬性或許使其成為一種更穩定的量子資訊編碼方式。
