Új elemi részecske létezését sikerült bizonyítani

Elemi részecskék a kvantum atommodellben (számítógépes illusztráció)

A szlovéniai Jolef Stefan Intézet (IJS) kutatói bizonyították Frank Wilczek Nobel-díjas amerikai professzor négy évtizedes elméletét arról, hogy a fermionon és a bozonon kívül léteznek más elemi részecskék is. Felfedezésük fontos lépés a topologikus kvantumszámítógép fejlesztése felé.

A szlovén fizikusok svájci kollégáikkal együttműködve bizonyították az atipusos anyon (nem anion) kvázirészecske két fajtájának létezését ruténium(III)-kloridban, egy speciális kvantummágnesben.

A tudományos áttörésről a Nature Physics című tudományos folyóiratban tették közzé tanulmányukat.

Mivel az anyonok nagyon stabil elemi részecskék, a szlovén fizikusok felfedezését fontos lépésnek tartják a topologikus kvantumszámítógép kifejlesztése felé, amely az intézet szerint a jövő technológiájának "Szent Grálja".

Martin Klanjaek, az intézet szilárdtest-fizikai kutatócsoportjának a vezetője emlékeztetett arra, hogy a Microsoft már bejelentette, hogy dolgozik egy ilyen számítógép megalkotásán, de az más fajta anyonokra épül, amelyekhez bonyolult hozzáférni, szemben az IJS kutatói által felfedezett kvázirészecskékkel.

Elemi részecskék a kvantum atommodellben (számítógépes illusztráció) Forrás: Science Photo Library/PASIEKA/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Pasieka

"Reméljük, hogy tanulmányunk által a ruténium(III)-klorid valódi alternatíva lesz a topologikus kvantumszámítógép alapjához" - mondta Klanjaek a STA szlovén hírügynökségnek.

Frank Wilczek már négy évtizeddel ezelőtt felvetette, hogy a fermionokon és a bozonokon kívül léteznek más elemi részecskék. Ő nevezte el ezeket anyonoknak.

Az új elemi részecskék megtalálhatók a természetben mint szabad elemi részecskék és anyagokban mint kvázirészecskék. A kvázirészecskéket az különbözteti meg a valódi részecskéktől, hogy a kvázirészecskék előfordulási területe a térben nem lehet tetszőleges, mert nem önálló létezők, hanem egy adott anyaghoz kapcsolódó állapotot vagy tulajdonságot lehet leírni velük.

Alekszej Kitajev orosz-amerikai fizikus 2006-os gyakran idézett tanulmányában arról írt, hogy az anyon kvázirészecskék egy hatszögletű rácsos, kétrétegű kvantummágnes egy speciális fajtájában létezhetnek. Az elmúlt években létrehoztak néhány ilyen kvantummágnest, és az elmúlt három évben a fizikusok világszerte tanulmányozták a legígéretesebbet közülük, a ruténium(III)-kloridot, hogy bizonyítsák vagy elvessék az anyonok létezését.

Klanjaek szerint az IJS kutatócsoportjának azért sikerült bizonyítania, mert egy új, nem hagyományos módon tudták eredményeiket interpretálni.