Ssylka

Раскрывая скрытые симметрии сверхпроводников: прорыв в понимании майорановских фермионов

Физики из исследовательского института RIKEN совершили значительный теоретический прорыв в понимании особых квантовых состояний, возникающих в топологических сверхпроводниках. Юки Ямазаки из Лаборатории теории конденсированного состояния RIKEN и Шинго Кобаяши из Центра возникающей материи RIKEN опубликовали свои результаты в авторитетном журнале Physical Review B, расширив наше понимание экзотических квантовых частиц.
Раскрывая скрытые симметрии сверхпроводников: прорыв в понимании майорановских фермионов
Изображение носит иллюстративный характер

При крайне низких температурах электроны в некоторых твердых телах начинают вести себя как единая частица. Это явление, известное как сверхпроводимость, возникает, когда электроны формируют так называемые куперовские пары, которые могут двигаться через материал без какого-либо электрического сопротивления, что делает сверхпроводники чрезвычайно ценными для множества технологических применений.

Топологические сверхпроводники представляют собой относительно недавно открытый класс материалов, где куперовские пары обладают сложной симметрией. В отличие от обычных сверхпроводников, где пары формируются благодаря взаимодействию электронов с атомными колебаниями, эта уникальная симметрия создает особые квантовые состояния на поверхности материала, известные как майорановские фермионы.

Майорановские фермионы, впервые предсказанные итальянским физиком Этторе Майораной в 1937 году, представляют собой частицы, идентичные своим античастицам. В топологических сверхпроводниках с симметрией обращения времени эти фермионы появляются парами и характеризуются так называемым майорановским мультипольным откликом — электромагнитным откликом, который варьируется в зависимости от направления.

Особый интерес представляют материалы, в которых куперовские пары нарушают симметрию обращения времени. В таких случаях на границе материала появляется одиночный майорановский фермион вместо пары. Эти изолированные майорановские фермионы электрически нейтральны и не взаимодействуют с внешними полями, что делает их чрезвычайно сложными для экспериментального обнаружения и изучения.

Ключевой вклад исследования Ямазаки и Кобаяши заключается в теоретическом расширении концепции майорановских мультипольных откликов на топологические сверхпроводники с нарушением симметрии обращения времени. Ученые продемонстрировали, как электромагнитный отклик майорановских фермионов может предоставить ценную информацию о свойствах куперовских пар в этих экзотических материалах.

«Наша работа идентифицирует фундаментальные электромагнитные свойства майорановских фермионов в топологических сверхпроводниках», — отмечают исследователи. Это открытие закладывает теоретическую основу для будущих экспериментальных исследований, которые могут привести к практическому применению этих экзотических квантовых состояний в квантовых вычислениях и других передовых технологиях.

Несмотря на значительный прогресс, ученые подчеркивают необходимость дальнейших исследований для изучения влияния обнаруженных свойств на физические величины и разработки надежных методов обнаружения майорановских фермионов в реальных материалах. Это открытие приближает нас к пониманию одних из самых загадочных явлений квантовой физики и может проложить путь к революционным технологическим применениям в будущем.


Новое на сайте

18809Как наблюдать максимальное сближение с землей третьей межзвездной кометы 3I/ATLAS? 18808Передовая римская канализация не спасла легионеров от тяжелых кишечных инфекций 18807Способен ли вулканический щебень на дне океана работать как гигантская губка для... 18806Зонд NASA Europa Clipper успешно запечатлел межзвездную комету 3I/ATLAS во время полета к... 18805Может ли перенос лечения на первую половину дня удвоить выживаемость при раке легких? 18804Новая китайская группировка LongNosedGoblin использует легальные облачные сервисы для... 18803Генетический анализ раскрыл древнейший случай кровосмешения первой степени в итальянской... 18802Скрытые формы природного интеллекта и ловушки информационной эры 18801Как хакерам из северной Кореи удалось похитить рекордные 2,02 миллиарда долларов в 2025... 18800Hewlett Packard Enterprise устраняет уязвимость максимального уровня критичности в по... 18799Как первые подробные карты «точки невозврата» на солнце помогут защитить земные технологии 18798Динамическая защита как единственный ответ на бесконтрольное разрастание искусственного... 18797Древнее сближение солнца с гигантскими звездами раскрыло тайну аномалии местного космоса 18796Северокорейские хакеры Kimsuky внедрили QR-фишинг для распространения трояна DocSwap 18795Как китайская кибергруппировка использует критическую уязвимость CVE-2025-20393