粒子追逐这是许多物理学家都在玩的游戏，有时，搜索作业在大型对撞机内进行，在那里，需求壮丽的高能磕碰来发现新粒子和新物理学。关于研讨固体的物理学家来说，这场游戏发生在一个十分不同的环境中，而这些受追捧的粒子，并不是来自剧烈的磕碰。取而代之的是，类粒子实体，称为准粒子，从发生在资料深处的杂乱电子相互作用中呈现。
有时准粒子很简单勘探，但其他粒子则更难发现，它们就潜伏在触手可及的当地。新的丈量标明，在非传统超导体二碲化铀的外表，存在奇特的马约拉纳粒子。现在，由物理学家Vidya Madhavan领导的伊利诺伊大学一组研讨人员与来自国家标准与技能研讨所、马里兰大学、波士顿学院和苏黎世理工大学的研讨人员协作，运用高分辨率显微镜东西调查了一种不寻常类型的超导体-二碲化铀(UTe2)内部作业原理。
研讨丈量提醒了强有力的依据，标明这种资料或许是一种奇特准粒子的天然家乡，这种粒子几十年来一向隐藏在物理学家面前，其研讨成果宣布在《天然》期刊上。早在1937年，意大利物理学家埃托雷·马约拉纳(Ettore Majorana)就对这些粒子进行了理论推导，从那时起，物理学家就一向在企图证明它们是能够存在的。科学家们以为，一类特别被称为手性非传统超导体的资料或许天然地具有马约拉纳粒子。
超导体-二碲化铀或许具有发生这些难以捉摸的准粒子的一切正确性质。科学家现在知道传统超导体的物理原理，并了解它们如安在没有电阻的状况下，将电流或电子从导线的一端传输到另一端。手性非传统超导体要稀有得多，其物理常识也不那么为人所知。了解它们对根底物理很重要，在量子核算中有潜在的使用。在正常超导体内部，电子以一种方法配对，然后完成让电毫无损失地流过电网。这与一般导体(如铜线)不同，铜线在电流经过时会升温。
超导性背面的部分理论是几十年前由伊利诺伊大学三名科学家提出，他们的研讨作业获得了诺贝尔物理学奖。关于这种传统的超导性，磁场是敌人，它会损坏两个对，使资料康复正常。在曩昔的一年里，研讨人员标明，二碲化铀的行为不一样。此前的研讨标明：超导体-二碲化铀(UTe2)在磁场高达65特斯拉的状况下依然坚持超导，这大约是冰箱磁铁的1万倍。这一十分规的行为，结合其丈量成果，研讨人员估测，电子以一种不寻常的方法配对，使它们能够反抗别离。
配对很重要，由于具有这种性质的超导体外表很或许有马约拉纳粒子。研讨小组运用了一种名为扫描隧道显微镜的高分辨率显微镜，寻觅不寻常的电子配对和马约拉纳粒子的依据。这台显微镜不光能够制作出原子等级的铀碲化物外表图，还能够勘探电子的状况。资料自身是银色的，台阶从外表杰出。这些阶梯特征是马约拉纳类粒子依据最显着的当地。它们供给了一个洁净的边际，假如猜测是正确的，即便没有施加电压：
它们也应该显示出朝一个方向移动的接连电流特征。研讨小组扫描了台阶的两头，发现了一个带有峰值的信号。但峰值是不同的，这取决于扫描的是台阶的哪一边。看着台阶的两头，你会看到一个信号是互相的镜像，在正常的超导体中，找不到这一点。看到镜面图画的最好解说是，研讨正在直接丈量运动中马约拉纳粒子的存在。丈量成果标明，自在运动的马约拉纳准粒子在一个方向上一同循环，发生镜像信号或手性信号。
研讨的下一步是进行丈量，以承认该资料现已打破了时刻回转对称性。这在某种程度上预示着假如时刻箭头理论上颠倒了，粒子的运动应该会不一样，这样的研讨将为超导体-二碲化铀(UTe2)的手性性质供给额定依据。假如得到证明，二碲化铀将是除He-3超流体外唯一被证明为手性十分规超导体的资料。这是一个巨大的发现，将使科学家能够了解这种稀有的超导特性，或许假以时日，还能够以一种对量子信息科学有用的方法操作马约拉纳准粒子。
博科园｜研讨/来自：伊利诺伊大学厄本那-香槟分校
参阅期刊《天然》
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