【物理學家馬約拉納費米子看到提示】

明道

【物理學家馬約拉納費米子看到提示】

 

 

美麗的，但異常

可以看出存在的證據“馬約拉納子” - 從理論上提出的粒子，同時也是自己的反粒子 - 一種新型的約瑟夫森結的行為。

這是物理學家的觀點，在美國，在斯坦福大學的研究約瑟夫森結的特性，採用稱為“拓撲絕緣體”之間夾著兩個超導觸點材料。

研究人員發現重大偏差，被認為是在傳統的約瑟夫森結 - 馬約拉納類似的準粒子，他們認為可以解釋的差異。

首先由意大利物理學家馬約拉納埃托雷布加的預測在1937 - 不久之前，他神秘地消失了年僅31歲的 - 馬約拉納子是有趣的，不只是因為他們是自己的反粒子，但也因為他們應該是耐環境噪聲的。

而馬約拉納子，換句話說，可以用來存儲和傳輸量子信息，而不受到外界擾動，這是任何人試圖建立一個實用的量子計算機的禍根。

雖然尚未獲得的的馬約拉納子存在的確切證明，理論家們計算可能存在的接口拓撲絕緣體 - 材料，其導電粒子狀的激發，或準粒子，它看起來像馬約拉納子表面 - 普通超導體放在旁邊。

這些準粒子被稱為“零能量模式”，因為它們位於沿費米能級的材料。

包含拓撲絕緣體的“薄弱環節”兩個超導體之間的約瑟夫森結的情況下，其實是有兩個超導體的拓撲絕緣體界面回，Majoranas夫婦彼此預計，從零出發能量。

但是，如果一個微小的磁場 - 甚至小到一半的超導磁通量子 - 施加的交界處，這兩個馬約拉納模式去耦，都駐留在零能量。

最薄弱的環節

大衛Goldhaber - 戈登和他的同事在斯坦福大學現在已經研究了路口，並發現了一些奇怪的行為，他們試圖解釋方面馬約拉納子。

當的實驗者的超導電流流過約瑟夫森結對施加的磁場的值繪製的曲線圖，它們通常看到一個獨特的“磁性衍射圖樣”（MDP）。

通常情況下，MDP具有很強的中央峰，但在拓撲絕緣體的約瑟夫森結，戈德哈貝爾戈登和他的同事們看到了一個更複雜的MDP一些意外的峰。

事實上，第一最小值出現預期在傳統的約瑟夫森結的磁場強度在約五分之一。

據Goldhaber - 戈登，這更複雜的結構可能與零能耗馬約拉納模式，預計將發生在特定值磁通量。

然而，在解釋所觀察到的衍射圖案，Goldhaber - 戈登指出，3 - 而不是一個 - 需要零能耗模式。這些模式可伴有一個馬約拉納費米子，而另外兩個可能與其他傳統的費米子 - Goldhaber - 戈登說，已建議由一些理論家的東西。

較小的臨界電流

看到該球隊的另一個非典型特徵的值的上述設備的臨界電流（它不再超導電）乘以它的電阻在正常，非超導態。

此產品通常是成比例的超導能隙，但球隊測量值，該值是遠小於預期。

該值也被發現是約瑟夫森結器件的寬度成反比的 - 也就是說，垂直於流動的超導電流的裝置之間的距離。

發表在2008年在美國賓夕法尼亞大學的查爾斯·凱恩和傅亮的理論描述，馬約拉納子局限於一維的線，沿著約瑟夫森結的寬度戈德哈貝爾戈登和他的同事們承擔。

其結果是一系列的量化的能量水平，該設備的寬度成反比。

研究小組推測，這些能量水平之間的差距提供了一個新的，更小的能量，規模以上的超導不再發生 - 解釋測量值較小。

雖然球隊馬約拉納子的背景下，分析其結果Goldhaber - 戈登強調，他的球隊仍然只在超導體和拓撲絕緣體之間的路口探索行為的早期階段。

很多方面的材料和路口都還沒有很好的理解，他說。

我們歡迎這些數據的解釋的想法，無論它們是馬約拉納相關，或不。

這項研究是描述在“物理評論快報”。

作者簡介

麥約翰斯頓是physicsworld.com主編

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/aug/07/physicists-see-hints-of-majorana-fermions