Phát minh lớn: Tìm thấy loại hạt huyền thoại

Các hạt Majorana fermion được tiên đoán từ năm 1937 nhưng chưa từng được bắt gặp trong thực tế.

Nếu được chứng thực, đây sẽ là lần đầu tiên mà một hiện tượng vật lý được dự đoán từ năm 1937 bởi nhà lý thuyết người Ý Ettore Majorana xuất hiện trong thực tế. Các fermion Majorana là những hạt giống electron có phản hạt riêng của chúng. Chúng không phải là fermion cũng chẳng phải boson, và thay vào đó chúng tuân theo thống kê phi Abel. Các trạng thái lượng tử của những hạt như vậy được trông đợi là có trở kháng cao đối với các nhiễu loạn do môi trường gây ra, khiến chúng là những ứng cử viên lí tưởng cho các máy tính lượng tử.

Trong một bài báo đăng tải trên Tạp chí Science mới đây, nhà vật lý Vincent Mourikand Leo P.Kouwenhoven cho biết nhóm của ông đã khiến cho hạt Majorana fermion phải lộ diện bằng cách đưa một bảng mạch nhỏ vào từ trường nam châm.

Tuy vậy, theo giới chuyên môn, mặc dù các bằng chứng có được khá vững chắc nhưng vẫn cần thêm nhiều thí nghiệm tương tự trong thời gian tới để xác nhận phát hiện này.

Loại hạt đặc biệt

Các hạt cơ bản luôn tồn tại dưới hai dạng: fermion và boson. Fermion là những hạt như electron, lepton và quark. Fermion cấu thành nên vật chất và tuân theo Nguyên lý loại trừ Pauli về việc hai hạt không thể có cùng trạng thái lượng tử tại cùng một thời điểm. Trong khi đó, Boson là những hạt như Photon, Boson W, Boson Z, Gluon…

Các hạt fermion đều có phản hạt, tức những hạt có cùng khối lượng nhưng trái dấu điện cực với chúng. Một electron có điện cực âm trong khi phản hạt của nó là positron mang điện cực dương. Khi electron tiếp xúc với phản hạt của mình (trong trường hợp này là positron) thì hai hạt sẽ thủ tiêu lẫn nhau và biến thành các photon năng lượng.

Thế nhưng khác với tất cả các hạt fermion khác, Majorana lại hoạt động giống y như phản hạt của chính nó. Chỉ có điều, các hạt Majorana sẽ vẫn triệt tiêu nhau khi tiếp xúc với phản hạt.

Nếu như phát hiện của Kouwenhoven được ghi nhận, Majorana sẽ mang đến cho con người một ứng dụng trong thực tế, đó là cách thức lưu trữ thông tin đơn giản và hiệu quả hơn trong điện toán lượng tử.

Trọng Cầm