«Эта частица, названная в честь Майораны, так называемый Майоранон, обладает некоторыми удивительными характеристиками, — говорит физик профессор доктор Александр Шамейт из Йенского университета имени Фридриха Шиллера. «Характеристики, которые не должны существовать в нашем реальном мире». Например, частицы Майораны являются собственными античастицами: внутренне они сочетают в себе полностью противоположные характеристики, такие как противоположные заряды и вращения.
Если бы они существовали, они бы сразу же погасли. «Следовательно, майораноны носят исключительно теоретический характер и не могут быть измерены экспериментально».Вместе с коллегами из Австрии, Индии и Сингапура Александру Замейту и его команде удалось осуществить невозможное.
В новом выпуске научного журнала «Optica» они объясняют свой подход: Самейт и его команда разработали фотонную установку, которая состоит из сложных волноводных схем, выгравированных на стеклянном чипе, что позволяет им моделировать заряженные частицы Майораны и, таким образом, позволяет проводить физические эксперименты.Изображения оптических майоранонов«В то же время мы посылаем два луча света через параллельно идущие решетки волноводов, которые показывают противоположные характеристики по отдельности», — объясняет доктор Роберт Кейл, первый автор исследования.
После эволюции через решетку две волны интерферируют и образуют оптический майоранон, который можно измерить как распределение света. Таким образом, ученые создают изображение, улавливающее этот эффект, как на фотографии — в данном случае состояние майоранона в определенный момент времени. «С помощью множества таких отдельных изображений частицы можно наблюдать, как на пленке, и анализировать их поведение», — говорит Кейл.
Эта модель позволяет йенским ученым выйти на совершенно неизвестную научную территорию, подчеркивает Александр Замейт. «Теперь у нас есть возможность получить доступ к явлениям, которые до сих пор были описаны только в экзотических теориях». С помощью этой системы можно проводить эксперименты, в которых сохранение заряда — один из столпов современной физики — может быть легко приостановлено. «Наши результаты показывают, что можно моделировать нефизические процессы в лаборатории и, таким образом, можно использовать на практике экзотические характеристики частиц, которые невозможно наблюдать в природе».
Самейт предвидит одно особенно многообещающее применение моделируемых майоранонов в квантовых компьютерах нового поколения. «При таком подходе могут быть достигнуты гораздо более высокие вычислительные мощности, чем это возможно в настоящее время».