作者:刘霞 来源:科技日报 发布时间:2012-3-1 9:31:18
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科学家或已制造出马约拉纳费米子
 
据英国《自然》杂志网站2月29日(北京时间)报道,荷兰代尔夫特理工大学的科学家李·考文霍夫在美国物理学会于2月29日举办的年度大会上发表演讲时表示,他们或许已制造出了神秘莫测的马约拉纳费米子,这一粒子有望在量子计算中用来形成稳定的比特。如果研究结果获得证实,那将是物理学领域的重大突破。
 
量子粒子分为两大类:费米子(如电子、质子)和玻色子(如光子、介子)。玻色子可以成为其自身的反粒子,而费米子拥有与自身完全不同的反粒子。但1937年,意大利物理学家埃托雷·马约拉纳对英国物理学家保罗·狄拉克用于描述费米子和玻色子行为的方程式进行了改写,并预测自然界中可能存在一种费米子是自己的反粒子,人们将其称为马约拉纳费米子,认为其在量子计算中可用来形成稳定的比特。
 
几十年来,粒子物理学家们一直在寻找马约拉纳费米子。2008年后,凝聚态物理学家们开始思考一些新方法,让马约拉纳费米子能从固体物质内电子的集体行为中形成,尤其是在固体物质同超导体或一维电线相互接触的表面形成。今年1月9日,《自然》杂志网站还撰文指出,物理学家们将在2012年发现马约拉纳费米子。
 
现在,考文霍夫团队宣称,他们或许已制造出了马约拉纳费米子。在他们设计的装置中,锑化铟纳米线同一条电路相连,该电路一端有一个黄金触点而另一端有一块超导体薄片,接着,科学家们将这套设备暴露到一个中等强度的磁场内。随后,他们测量了纳米线的导电率,结果表明,在电压为零时,导电率出现了一个峰值,这同一对马约拉纳费米子形成相吻合,在锑化铟纳米线同超导体薄片接触区域的两端各有一个马约拉纳费米子。为了确保结果可靠,该研究团队改变了磁场的方位并检查峰值的到来和离开,与马约拉纳费米子出现预计的情况一样。
 
尽管此前已有其他团队报告过马约拉纳费米子在固体物质中“现身”的间接证据,但哈佛大学的物理学家杰·叟听了考文霍夫的演讲后表示,这是一个直接的测量,“我认为这是迄今最富成效的实验,很难认为这不是马约拉纳费米子。”不过,考文霍夫制造出的这些粒子是否足够“长寿”用来做量子比特还有待研究。
 
如果最新研究结果经得起检验,它将不仅率先制造出马约拉纳费米子,更是固体物理学领域的重大进步。人们认为,至今还没有被直接观测到的中性微子可能组成了宇宙中大多数甚至全部的暗物质,其可能是一种马约拉纳费米子。
 
 
 
 
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