Эти странные частицы, являющиеся своими собственными античастицами, были предсказаны в 1937 году, но до сих пор оставались чистой теорией. Теперь получен практический результат, который может быть следствием работы таких частиц.

Группа физиков из технологических университетов Дельфта (TU Delft) и Эйндховена (Eindhoven University of Technology) построила прибор, в котором электроны повели себя необычным образом, намекая на возникновение майорановских фермионов.

В центре аппарата находится нанопровод из антимонида индия. Он подключён к разным электродам. Первый – обычный проводник (золото), второй – сверхпроводник (сплав ниобия). Вся связка была размещена на кремниевой подложке, покрытой тонкой сеткой контактов для дополнительных тонких измерений электронных свойств нанопровода на всём его протяжении.

Как и в предлагавшемся ранее опыте, фермионы Майораны должны были возникнуть как квазичастицы в материале с необычным сочетанием электронных свойств (в данном случае – при взаимодействии сверхпроводника определённой формы с проводником).

Исследователи обнаружили, что пропускаемые через контакты электроны вынуждены проходить через некие туннельные барьеры, локализованные в двух точках нанопровода. При этом положение данных точек не менялось при изменении внешнего магнитного поля и напряжения, что говорило об их нейтральности (нулевом заряде).

Рис. 1. Фермионы Майораны (два оранжевых шарика) пропускали электроны от золотого контакта к ниобиевому только при правильной их (электронов) энергии, в противном случае – отражали обратно (иллюстрация TU Delft).

Авторы показали, что свойства этих участков в проводе соответствуют предсказанным фермионам Майораны.

Если это не ошибка, открытие станет важной вехой не только в фундаментальной науке, но и прикладной. В силу ряда необычных свойств фермионам Майораны сулят светлое будущее в составе квантовых компьютеров.

Подробности эксперимента изложены в статье:

V. Mourik, K. Zuo, S. M. Frolov, S. R. Plissard, E. P. A. M. Bakkers, L. P. Kouwenhoven Signatures of Majorana Fermions in Hybrid Superconductor-Semiconductor Nanowire Devices. – Science. – DOI: 10.1126/science.1222360. – Published Online April 12 2012.