Zagadka zaginionego fizyka

Aby potwierdzić istnienie niektórych cząstek, potrzebny jest gigantyczny akcelerator. Taki jak największa maszyna świata - LHC w ośrodku badań nuklearnych CERN pod Genewą, w którym naukowcy poszukują śladów istnienia tajemniczego bozonu Higgsa. Odkrycie innych wymaga skonstruowania najmniejszych urządzeń świata, przewodników i detektorów w nanoskali. Tak jest w przypadku tajemniczego fermionu Majorany - cząstki, która jest jednocześnie własną antycząstką. Na jego trop wpadli naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Delft w Holandii.

- Ta cząstka jest dokładnie na granicy materii i antymaterii - mówi szef zespołu Leo Kouwenhoven, fizyk z Uniwersytetu Technicznego w Delft.

Nanodrucik

Brzmi skomplikowanie? Ważne jest, że zagadkowa cząstka świetnie nadaje się do wykorzystania w przyszłych komputerach kwantowych. Jej istnienie być może wyjaśni tajemnicę tzw. ciemnej materii we wszechświecie. Wiąże się z nią jeszcze jedna zagadka: genialny włoski fizyk Ettore Majorana, który tuż przed wojną przewidział jej istnienie, zaginął w 1938 roku w niewyjaśnionych okolicznościach.

Teoretycznie fermiony Majorany można by zaobserwować w akceleratorze LHC. Jednak zainstalowana tam aparatura jest zbyt mało precyzyjna. - Ale takie cząstki można również odkryć w specjalnie zaprojektowanych nanostrukturach - tłumaczy Kouwenhoven. - Cała magia mechaniki kwantowej polega na tym, że stworzone w ten sposób cząstki Majorany będą podobne do tych, jakie moglibyśmy obserwować w akceleratorze.

Ta „specjalna nanostruktura" to... niezwykle cienki drucik o średnicy porównywalnej ze średnicą wirusa HIV. Z jednej strony przypięto go do złotej elektrody. Z drugiej - do nadprzewodzącej elektrody. Całość poddano działaniu pola magnetycznego. Zgodnie z przewidywaniami analiza własności elektrycznych potwierdziła istnienie nieznanych dotąd cząstek. - Nasze pomiary na obu końcach nanodrucika nie dadzą się wyjaśnić inaczej, niż tylko obecnością pary fermionów Majorany - mówi fizyk.

Jego zespół sprawdził teoretyczny „przepis" usuwając kolejne składniki i ponownie szukając cząstek Majorany. - Za każdym razem, gdy zabraliśmy jeden ze składników, poszukiwane przez nas fermiony znikały - mówi holenderski badacz.

Sami naukowcy są podzieleni, czy takie obserwacje wystarczą, aby uznać Holendrów za odkrywców nowej cząstki.

- To spełnienie wielkiego intelektualnego wyzwania postawionego przed nami w 1937 roku - przekonuje Marcel Franz, fizyk z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej.

- Nie nazwałbym tego jeszcze odkryciem. Potrzebne są bardziej precyzyjne pomiary. Ale rzeczywiście tam może się kryć cząstka Majorany, jednak sprawa nie jest zamknięte - kontruje Patrick Lee z MIT.

Cząstki przyszłości

Nad odnalezieniem dowodów na istnienie cząstek przewidzianych przez zaginionego geniusza przed II wojną światową pracuje obecnie kilkanaście zespołów na całym świecie. Być może stąd ostrożność w uznaniu osiągnięcia Holendrów.

Tym bardziej że istnienie takich fermionów może zrewolucjonizować prace nad komputerem kwantowym. Ze względu na swoje właściwości nadawałyby się do przechowywania informacji. Oparta na nich pamięć byłaby trwała (co w przypadku komputerów kwantowych nie jest regułą).

Na fermiony Majorany „liczą" też astrofizycy. To właśnie z nich mogłaby się składać ciemna materia stanowiąca większość masy wszechświata. Jej istnienie zdradzają obecnie jedynie efekty grawitacyjne.

Zaginiony geniusz

To, że fizycy obecnie ścigają się o to, kto potwierdzi istnienie tej szczególnej cząstki, nie powinno dziwić - sam Ettore Majorana przewidział teoretycznie istnienie neutronu. Jego mentor - słynny fizyk Enrico Fermi zasugerował mu napisanie o tym artykułu. Ale młodemu Ettore... nie chciało się. Ostatecznie odkrycie neutronu przypisano Jamesowi Chadwickowi, który później został za to uhonorowany Noblem.

Sam Ettore Majorana to postać nie mniej tajemnica niż jego fermion. Urodzony na Sycylii w 1906 roku geniusz zajmował się fizyką cząstek elementarnych. Nigdy nie przywiązywał wielkiej wagi do swoich prac, uznając je za banalne. Osiągnął sukces akademicki - został m.in. profesorem fizyki teoretycznej Uniwersytetu w Neapolu bez jakichkolwiek formalnych egzaminów - tylko ze względu na renomę.

W 1938 roku pobrał wszystkie pieniądze z konta i wykupił bilet na rejs statkiem z Palermo do Neapolu. Więcej go nie widziano. Ciała nie znaleziono.

Jego przyjaciele uznali, że popełnił samobójstwo - zmęczony problemami ze zdrowiem albo obawiając się wykorzystania wiedzy do budowy broni. Nie brakuje też badaczy, którzy sądzą, że geniusz fizyki uciekł do Argentyny lub zaszył się w jednym z klasztorów.

Przed rokiem media poinformowały, że dochodzenie w sprawie śmierci Majorany ponownie uruchomiono, a policja analizuje zdjęcia, na których widnieje osoba podobna do genialnego fizyka. Wykonano je w 1955 roku w Argentynie.

Biologia

Pozostało 89% artykułu