Em março de 1938, o jovem físico italiano Ettore Majorana desapareceu misteriosamente, deixando a comunidade científica de seu país abalada. O episódio permanece sem explicação, apesar da tentativa de Leonardo Scascia de desvendar o enigma em seu livro The Disappearance of Majorana (1975).

Majorana, a quem Enrico Fermi chamou de um gênio da estatura de Isaac Newton, desapareceu um ano depois de dar sua principal contribuição à ciência. Em 1937, quando ele tinha apenas 30 anos, Majorana formulou a hipótese de uma partícula que é sua própria antipartícula e sugeriu que poderia ser o neutrino, cuja existência havia sido recentemente prevista por Fermi e Wolfgang Pauli.

Oito décadas depois, Férmions de Majorana, ou simplesmente majoranas, estão entre os objetos mais estudados pelos físicos. Além de neutrinos - cuja natureza, sejam ou não majoranas, é um dos objetivos investigativos do mega-experimento Duna - outra classe não de partículas fundamentais, mas de quase-partículas ou partículas aparentes, foi investigada no campo da matéria condensada. Essas quase-partículas de Majorana podem surgir como excitações em supercondutores topológicos.

Um novo estudo de Ph.D. o aluno Luciano Henrique Siliano Ricco e seu orientador Antonio Carlos Ferreira Seridonio e outros, foi realizado no campus de Ilha Solteira da Universidade Estadual Paulista (UNESP) no Brasil e publicado em Relatórios Científicos .

"Propomos um dispositivo teórico que atua como um sintonizador termoelétrico - um sintonizador de calor e carga - auxiliado por férmions de Majorana, "Disse Seridonio. O dispositivo consiste em um ponto quântico (QD), representado na figura A pelo símbolo ε1. Os QDs são freqüentemente chamados de "átomos artificiais". Nesse caso, o QD está localizado entre dois fios metálicos em diferentes temperaturas.

A diferença de temperatura permite que a energia térmica flua através do QD. Um fio supercondutor quase unidimensional - chamado de fio Kitaev em homenagem ao físico russo Alexei Kitaev, atualmente é professor do California Institute of Technology (Caltech) nos EUA — está conectado ao QD.

Neste estudo, o fio de Kitaev era em forma de anel ou U e tinha duas majoranas (η1 e η2) em suas bordas. As majoranas surgem como excitações caracterizadas por modos de energia zero.

"Quando o QD é acoplado a apenas um lado do fio, o sistema se comporta ressonantemente em relação à condutância elétrica e térmica. Em outras palavras, ele se comporta como um filtro termoelétrico, "Disse Seridonio." Devo frisar que esse comportamento como filtro de energia térmica e elétrica ocorre quando as duas majoranas se 'vêem' através do fio, mas apenas um deles 'vê' o QD na conexão. "

Outra possibilidade investigada pelos pesquisadores envolvia fazer o QD "ver" as duas majoranas ao mesmo tempo, conectando-as a ambas as extremidades do fio de Kitaev.

"Ao fazer o QD 'ver' mais de η1 ou η2, ou seja, variando a assimetria do sistema, podemos usar o átomo artificial como um sintonizador, onde a energia térmica ou elétrica que flui através dele é desviada para o vermelho ou para o azul, "Disse Seridônio (ver figura B).

Este artigo teórico, ele adicionou, deverá contribuir para o desenvolvimento de dispositivos termoelétricos baseados em férmions de Majorana.