p Um relatório de 2017 sobre a descoberta de um tipo específico de férmion de Majorana - o férmion de Majorana quiral, referido como a "partícula de anjo", é provavelmente um alarme falso, de acordo com novas pesquisas. Os férmions de Majorana são partículas enigmáticas que agem como sua própria antipartícula e foram hipotetizados pela primeira vez em 1937. Eles são de imenso interesse para os físicos porque suas propriedades únicas poderiam permitir que fossem usados ​​na construção de um computador quântico topológico. p Uma equipe de físicos da Penn State e da Universidade de Wurzburg, na Alemanha, liderada por Cui-Zu Chang, um professor assistente de física na Penn State estudou mais de três dúzias de dispositivos semelhantes ao usado para produzir a partícula de anjo no relatório de 2017. Eles descobriram que a característica que se dizia ser a manifestação da partícula do anjo dificilmente seria induzida pela existência da partícula do anjo. Um artigo descrevendo a pesquisa aparece em 3 de janeiro, 2020 na revista Ciência .

p “Quando o físico italiano Ettore Majorana previu a possibilidade de uma nova partícula fundamental que é sua própria antipartícula, pouco ele poderia ter imaginado as implicações duradouras de sua ideia imaginativa, "disse Nitin Samarth, Chefe do Departamento de Downsbrough e professor de física na Penn State. "Mais de 80 anos após a previsão de Majorana, os físicos continuam a procurar ativamente por assinaturas do ainda esquivo "férmion de Majorana" em diversos cantos do universo. "

p Em um desses esforços, os físicos de partículas estão usando observatórios subterrâneos que procuram provar se a partícula semelhante a um fantasma conhecida como neutrino - uma partícula subatômica que raramente interage com a matéria - pode ser um férmion de Majorana. Em uma frente completamente diferente, os físicos da matéria condensada estão procurando descobrir as manifestações da física de Majorana em dispositivos de estado sólido que combinam materiais quânticos exóticos com supercondutores. Em tais dispositivos, teoriza-se que os elétrons se vestem como férmions de Majorana costurando um tecido construído a partir de aspectos centrais da mecânica quântica, física relativística, e topologia. Esta versão análoga dos férmions de Majorana captou particularmente a atenção dos físicos da matéria condensada porque pode fornecer um caminho para a construção de um "computador quântico topológico" cujos qubits (versões quânticas de 0s e 1s binários) são inerentemente protegidos da decoerência ambiental - a perda de informações que resultam quando um sistema quântico não está perfeitamente isolado e é um grande obstáculo no desenvolvimento de computadores quânticos.

p "Um primeiro passo importante em direção a este sonho distante de criar um computador quântico topológico é demonstrar evidências experimentais definitivas para a existência de férmions de Majorana na matéria condensada, "disse Chang." Nos últimos sete ou mais anos, vários experimentos alegaram mostrar tais evidências, mas a interpretação desses experimentos ainda é debatida. "

p A equipe estudou dispositivos fabricados a partir de um material quântico conhecido como "isolador Hall anômalo quântico", no qual a corrente elétrica flui apenas na borda. Um estudo recente previu que quando a corrente de borda está em contato limpo com um supercondutor, Férmions de Majorana quirais em propagação são criados e a condutância elétrica do dispositivo deve ser "semi-quantizada" (um valor de e2 / 2h onde "e" é a carga do elétron e "h" é a constante de Planck), quando sujeito a um campo magnético preciso. A equipe da Penn State-Wurzburg estudou mais de três dúzias de dispositivos com várias configurações de materiais diferentes e descobriu que os dispositivos com um contato supercondutor limpo sempre mostram o valor semiquantizado, independentemente das condições do campo magnético. Isso ocorre porque o supercondutor atua como um curto-circuito e, portanto, não é indicativo da presença do férmion de Majorana.

p "O fato de dois laboratórios - em Penn State e em Wurzburg - terem encontrado resultados completamente consistentes usando uma ampla variedade de configurações de dispositivos lança sérias dúvidas sobre a validade da geometria experimental teoricamente proposta e questiona a afirmação de 2017 de observar a partícula de anjo, "disse Moses Chan, Até mesmo Pugh Professor Emérito de Física na Penn State.

p "Continuo otimista de que a combinação de isoladores Hall anômalos quânticos e supercondutividade é um esquema atraente para a realização de Majoranas quirais, "disse Morteza Kayyalha, um associado de pesquisa de pós-doutorado na Penn State que realizou a fabricação e as medições do dispositivo. "Mas nossos colegas teóricos precisam repensar a geometria do dispositivo."

p "Esta é uma excelente ilustração de como a ciência deve funcionar, "disse Samarth." Alegações extraordinárias de descoberta precisam ser cuidadosamente examinadas e reproduzidas. Todos os nossos pós-doutorandos e alunos trabalharam muito para garantir que executassem testes muito rigorosos das afirmações anteriores. Também estamos garantindo que todos os nossos dados e métodos sejam compartilhados de forma transparente com a comunidade, para que nossos resultados possam ser avaliados criticamente por colegas interessados. "