Les particules de Majorana ont reçu une mauvaise publicité :une prétendue découverte dans les nanofils ultrafroids a dû être rétractée. Maintenant, les physiciens de Leyde ouvrent une nouvelle porte pour détecter Majoranas dans un système expérimental différent, l'hétérostructure Fu-Kane, ils annoncent dans Lettres d'examen physique .

Les particules de Majorana sont des quasi-particules :des mouvements collectifs de particules (les électrons dans ce cas) qui se comportent comme des particules simples. Si détecté dans la vraie vie, ils pourraient être utilisés pour construire des ordinateurs quantiques stables.

"Les majoranas sont des superpositions de mécanique quantique, " explique Gal Lemut. Cette superposition, un type particulier de combinaison, comprend un électron et un trou (un endroit dans un cristal où il manque un électron.

"Les majoranas n'ont pas de charge électrique, sans essorage, et zéro énergie, " ajoute le co-auteur Michał Pacholski. Cela fait de l'absence de caractéristiques déterminantes l'une de leurs caractéristiques déterminantes. " Il est donc très difficile de détecter un Majorana, " dit Pacholski.

Majoranas collantes

L'un des premiers systèmes dans lequel ils étaient censés exister, était la soi-disant hétérostructure Fu-Kane. "C'est un isolant topologique posé sur un supraconducteur, " dit Pacholski. Isolants topologiques, qui ne conduisent le courant qu'à leur surface, ont été au centre des recherches récentes en physique. Les supraconducteurs sont des matériaux qui conduisent l'électricité sans aucune résistance.

Des recherches antérieures de Liang Fu et Charles Kane ont prédit que Majoranas apparaîtra lorsqu'une hétérostructure Fu-Kane est placée dans un champ magnétique. Les supraconducteurs expulseront les champs magnétiques, par l'effet dit Meissner.

Cela signifie que les lignes de champ magnétique transpercent le matériau supraconducteur dans des tourbillons en forme de pilier, où la supraconductivité disparaît localement. Majoranas s'accrochera à ces tourbillons, Fu et Kane ont prédit. Les expériences ont jusqu'à présent concordé avec leurs prédictions, mais la preuve définitive pour les Majoranas manque encore.

Un retour bienvenu

Les théoriciens de Leyde ont décidé d'analyser les matériaux de Fu-Kane, et a prouvé que l'ajout d'un courant électrique pouvait faire une différence cruciale. « Les Majoranes délocalisent, " dit Lemut. " Cela signifie qu'ils s'étendent au-delà de leurs vortex, et ils pourraient se rencontrer.

Puisque les Majoranas sont leurs propres antiparticules, et peuvent s'annihiler, on peut s'attendre à ce que cette interaction les détruise. Mais selon le journal, ce n'est pas le cas :"Ils continuent d'exister en tant que Majoranas séparées, " dit Pacholski, "ce qui est assez surprenant."

Cette découverte pourrait rapprocher la détection et l'utilisation éventuelle de Majoranas. "La prochaine étape serait de convaincre un physicien expérimental de le vérifier. Il n'est pas difficile de prouver l'existence de Majoranas, mais notre papier offre une signature claire :les trous et les électrons à l'intérieur des Majoranas interféreraient les uns avec les autres. Cela donne un motif rayé caractéristique, " dit Lemut.

Si vous détectez ce modèle, cela signifierait un retour clair et bienvenu pour le Majorana.