Angyal-részecskét találtak a fizikusok

2017.07.25. 13:57

Egy kutatócsoport bizonyítékot találhatott egy 80 éve megjósolt, bizarr részecske létezésére, amely egyszerre viselkedik részecskeként és antirészecskeként. A Stanford Egyetem és a Kaliforniai Egyetem kutatóinak munkáját a Science magazinban publikálták.

A legtöbb részecskének van egy antirészecske párja. Közöttük a különbség mindössze annyi, hogy a töltésük ellentétes, minden más szempontból megegyeznek. Amikor egy részecske és antirészecskéje (például a negatív töltésű elektron és ellenpárja, a pozitív pozitron) találkozik, akkor mindketten elpusztulnak, annihilálódnak, a bennük tárolt energia pedig általában két foton formájában kisugárzódik. Ezzel a jókora felszabaduló energiával próbált robbantgatni a bíboros kamarás Dan Brown Angyalok és démonok című regényében.

Egy 80 évvel ezelőtt felvetett teória szerint viszont az anyagi részecskék (protonok, elektronok, neutronok), vagyis a fermionok csoportján belül léteznek olyan részecskék is, amelyek saját antirészecskéjük is lehetnek egyben. A gondolatot Ettore Majorana olasz fizikus dolgozta ki először 1937-ben, az elméletet azonban mind a mai napig nem sikerült bizonyítani.

Érdekesség, hogy a tudósnak nemcsak az elmélete, hanem a személyisége is meglehetősen titokzatos volt, alig 32 évesen, egy Palermo és Nápoly között hajóút alatt nyoma veszett. Mielőtt eltűnt volna, levelet írt tanszéke igazgatójának, előre elnézést kérve azért a galibáért, amit eltűnése fog okozni. Holttestét azóta sem találták meg.

Mit láttak a kutatók?

Az új kutatás során a tudósok egy hűtött vákuumkamrában elektromos áramot vezettek keresztül egy két rétegből álló „szendvicsen". A szendvics felső rétege szupravezető, alsó része pedig mágneses szigetelő volt. Amikor a rétegeken egy mágnest húztak keresztül, a kutatók módosítani tudták az elektronok áramlásának sebességét. A kísérlet alatt bizonyos pontokon úgynevezett Majorana-kvázirészecskék bukkantak fel párosával. A szakembereknek a páros egyik tagját sikerült mindig elterelniük, így az egyes kvázirészecskék áramlását sikerült megmérni.

A kutatócsoport egyik tagja, Giorgio Gratta egy közleményben ugyanakkor kihangsúlyozta, hogy nem látták konkrétan a Majorana-részecskéket, hanem olyan anyagban vettek észre gerjesztést, aminek viselkedése megfeleltethető az olasz fizikus által leírt részecskék viselkedésének. 

„Angyal-részecske"

Egyelőre nem világos, hogy a kutatók által megfigyelt részecskék a természetben is léteznek-e. „Nem valószínű, hogy előfordulnak az univerzumban, de végül is kik vagyunk mi, hogy megmondjuk?" – tette hozzá Gratta. A szakértő úgy gondolja, az általuk megvizsgált kvázirészecske valójában „királis" fermion, ami egy egydimenziós útvonalon halad egyetlen irányban (a már említett Dan Brown-regény után nevezték el „Angyal-részecskének").

A tanulmány első szerzője, Shoucheng Zhan szerint kísérletük lényege az volt, hogy kiderítsék, milyen jelekre figyeljenek, vagyis pontosan tudják, mit keressenek, ha a Majorana-részecskéket meg szeretnék találni. Ez a felfedezés az alapvető fizika egyik legintenzívebb, immár 80 éve tartó kutatását foglalja össze"  – írta Zhan.