O dispositivo é feito de um
nanofio de índio coberto com um contato de ouro e parcialmente coberto com um
contato supercondutor de nióbio. Os férmions de Majorana são criados no final
do nanofio. Crédito: Copyright TU Delft 2012
Pesquisadores do TU Delft's Kavli Institute e da Foundation for Fundamental Research on Matter (FOM Foundation) conseguiram detectar pela primeira vez o férmion de
Majorana, uma partícula que é um híbrido de matéria e antimatéria. A existência
dessa partícula foi proposta pelo físico italiano Ettore Majorana. Leo Kouwenhoven, principal pesquisador do trabalho, causou grande agitação entre os
cientistas em fevereiro, apresentando os resultados preliminares em um
congresso científico. Agora, os cientistas publicaram sua pesquisa na revista
Science.
Computador
quântico e matéria escura
Férmions de Majorana
são muito interessantes - não só porque a descoberta abre um novo e
desconhecido capítulo da física fundamental; eles também podem desempenhar um
papel na cosmologia. A teoria proposta pressupõe que a misteriosa “matéria
escura”, que forma a maior parte do universo, é composta de férmions de
Majorana. Além disso, os cientistas veem as partículas como blocos de
construção fundamentais para o computador quântico. Ao contrário do computador
quântico “comum”, um computador quântico baseado em férmions de Majorana é
excepcionalmente estável e pouco sensível a influências externas.
Nanofio
Pela
primeira vez, cientistas no grupo de pesquisa de Leo Kouwenhoven conseguiram
criar um dispositivo eletrônico em nanoescala no qual um par de férmions de
Majorana “aparece” em uma das extremidades do nanofio. Eles fizeram isso
através da combinação de um nanofio extremamente pequeno com um material
supercondutor e um forte campo magnético. “As medições das partículas nas extremidades do nanofio não
podem ser explicadas a não ser pela presença de um par de férmions de Majorana”,
diz Leo Kouwenhoven.
Teoricamente
é possível detectar um férmion de Majorana com um acelerador de partículas. O
atual Large Hadron Collider parece
ser suficientemente sensível para essa finalidade, mas, de acordo com os
físicos, há uma outra possibilidade: férmions de Majorana também podem aparecer
em nanoestruturas adequadamente projetados. “O que há de mágico sobre a mecânica quântica é que uma
partícula de Majorana criada desta forma é semelhante às que podem ser observadas
em um acelerador de partículas, apesar de ser muito difícil de compreender”, explica
Kouwenhoven. “Em
2010, dois grupos teóricos diferentes surgiram com uma solução usando nanofios
supercondutores e um forte campo magnético. Através de pesquisas anteriores aqui
na TU Delft já estávamos muito familiarizados com esses ingredientes.”
O físico italiano
Ettore Majorana era um teórico brilhante, que mostrou grande visão sobre a
física em uma idade jovem. Ele descobriu uma solução até então desconhecido
para as equações das quais os cientistas quânticos deduzem partículas
elementares: os férmions de Majorana. Praticamente todas as partículas teóricas
previstas pela teoria quântica foram encontrados nas últimas décadas, com
apenas algumas exceções, incluindo a partícula de Majorana e o bóson de Higgs.
Mas a pessoa Ettore Majorana é tão misteriosa quanto a partícula. Em 1938, ele
retirou todo o seu dinheiro e desapareceu durante uma viagem de barco a partir
de Palermo para Nápoles. Se ele se matou, foi assassinado ou vivia sob uma identidade
diferente ainda não é conhecido. Nenhum traço de Majorana jamais foi
encontrado.
