SCOPERTEULISSE

Trovato il fermione di Majorana. Era in fondo al cavo

Schermata 10-2456939 alle 08.24.59SCOPERTE – Quasi 80 anni dopo essere stato teorizzato, il fermione di Majorana è stato osservato da un gruppo di ricercatori di Princenton proprio dove si era previsto che fosse: alle estremità di un sottilissimo filo di ferro superconduttore. Questa particella, la cui esistenza era stata teorizzata nel 1937 dal fisico Ettore Majorana, è contemporaneamente anche la sua antiparticella, comportandosi quindi sia come materia sia come antimateria.

Secondo le teorie quantistiche, a ogni particella deve corrisponderne una di antimateria. Majorana aveva previsto l’esistenza di un fermione che coincidesse con la propria antiparticella. Non si tratta di una nuova particella: in un sistema di elettroni fortemente interagente, quale la materia condensata dell’esperimento in questione, alcuni stati eccitati collettivi possono comportarsi, sotto talune condizioni, come fermioni di Majorana. Fin’ora però questi “fermioni di Majorana” non erano ancora stati osservati sperimentalmente.

Il risultato di Ali Yazdani e dei suoi collaboratori, pubblicato su Science, arriva dopo decenni di ricerche, seguendo una strada aperta nel 2001 da Alexei Kitaev, il quale aveva previsto che, sotto le giuste condizioni, il fermione di Majorana sarebbe emerso in corrispondenza dei due estremi di un cavo supercondutttore. Nel 2012, alcuni ricercatori del Politecnico di Delft avevano trovato una conferma parziale della previsione di Kitaev: utilizzando nanocavi di antimoniuro di indio avevano rilevato un segnale caratteristico dei fermioni di Majorana, che però poteva essere stato prodotto anche da altri fenomeni.

I ricercatori di Princenton hanno usato un apparato sperimentale diverso: invece dell’antimoniuro di indio, sono stati utilizzati materiali più noti, ovvero piombo e ferro. Gli atomi di ferro sono stati depositati sulla superficie di un cristallo ultra-puro di piombo per creare un nanocavo di ferro (video). La struttura ottenuta è stata raffreddata fino a -272 gradi Celsius, in modo da ottenere la superconduttività e soddisfare le condizioni suggerite da Kitaev. Osservando il sistema ottenuto con un microscopio a effetto tunnel, Yazdani e colleghi sono stati in grado di fare misure con grandissima risoluzione spaziale e osservare segnali compatibili con i fermioni di Majorana agli estremi del nanocavo.

Aver raggiunto il risultato utilizzando materiali piuttosto semplici come piombo e ferro apre delle speranze sulla possibilità di utilizzare queste particelle come qubit nello sviluppo di computer quantistici.

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