Ako vieme zo základov fyziky, elementárne častice a antičastice sa nemajú veľmi v láske. Ich dotyk totiž vedie k sebadeštrukcii a obe sa v okamihu zmenia na fotóny tvrdého gama žiarenia, alebo iné elementárne častice. Antičasticou elektrónu je pozitrón, protónu antiprotón, atď., ktoré majú opačný elektrický náboj a náboj slabej a silnej interakcie a rovnako veľký, ale opačný spin a magnetický moment.
Keďže náš vesmír je tvorený hmotou, existencia antihmoty nemá dlhého trvania. Antičastica sa veľmi rýchlo stretne s časticou hmoty a obe anihilujú. Nebola by to však príroda, ak by nás neustále neprekvapovala svojou neobmedzenou pestrosťou. Vedci už dávnejšie predpokladali, že by mohli existovať častice, ktoré by boli súčasne aj svojou vlastnou antičasticou. Tieto takzvané Majoranovské fermióny predpovedal fyzik Ettore Majorana už v roku 1937.
Schéma ukazuje Majorana častice zoradené v dvoch opačných magnetických poliach (červená), ktoré reagujú so supravodivým topologickým izolátorom (modrá). (Obr.: Neupert et al / American Physical Society)
Žiadne takéto častice však neboli potvrdené, hoci vedci predpokladali, že v supravodivých materiáloch sa majoranovské fermióny môžu vyskytnúť ako kvázičastice. Tie sú ale len hypotetickými časticami, ktoré slúžia ako model na objasnenie určitých fyzikálnych prejavov (napríklad „častice zvuku“ fonóny). Alebo nie?
Výskumníci z Princeton University tvrdia, že sa im podarilo úspešne zobraziť Majorana častice, ktoré existujú súčasne ako hmota aj antihmota. Podarilo sa to demonštrovať na feromagnetickom materiáli z reťazca atómov železa umiestnených na povrchu oloveného supravodiča. Vytvorili sa tak páry elektrónov a pozitrónov – s výnimkou jedného voľného elektrónu na konci reťazca, ktorý vykazoval vlastnosti oboch, informoval portál Science Magazine.
Nejde o fyzikálny prevrat, pretože až ďalšie testy ukážu, či ide o skutočné potvrdenie majoranovských fermiónov. Takisto potvrdenie, že jav existuje na supravodiči ešte neznamená, že sa takáto častica môže vyskytovať aj v prirodzených podmienkach. Napriek tomu mnohí fyzici predpokladajú, že neutrína sú možnými kandidátmi na majoranovské častice.
Žiadna zo známych elementárnych častíc nie je majoranovský fermión, ale neutríno je kandidátom na majoranovský fermión, aj na Diracov fermión. Vedci stále experimentujú, aby dospeli k definitívnemu poznaniu v tejto otázke. Možno sa pýtate, či sa takýto výskum môže nejakým spôsobom odraziť v bežnom živote. Nakoniec sa väčšinou vždy základný výskum prejaví aj v aplikovanej vede. V súvislosti s majoranovskými fermiónmi sa často spomínajú kvantové počítače. Takže odpoveď znie áno. Sotva nám s tým ale pomôžu neutrína.
Foto: Engadget, Neupert et al / American Physical Society