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BE Pays-Bas 40  >>  11/06/2012

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Découverte
La particule élémentaire Majonara enfin détectée

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/70242.htm

Les scientifiques de l'institut Kavli de la TU Delft et de la Fondation pour la recherche fondamentale sur la matière (FOM Fondation) ont réussi pour la première fois à détecter une particule de Majorana. Dans les années 1930, le brillant physicien italien Ettore Majorana déduisit de la théorie quantique l'existence possible d'une particule très spéciale, une particule qui est sa propre anti-particule: le fermion de Majorana. Cette Majorana serait juste à la frontière entre la matière et l'anti-matière.

Le nano-scientifique Leo Kouwenhoven avait déjà causé beaucoup de remous au sein de la communauté scientifique en février dernier lors de la présentation à un congrès scientifique des résultats préliminaires de ses recherches financée par la Fondation FOM et Microsoft. Le 12 Avril, ces chercheurs ont publié leurs travaux dans la revue Science.




Crédits :

Ordinateur quantique et matière noire

Les fermions de Majorana sont très intéressants non seulement parce que leur découverte ouvre un chapitre nouveau et inexploré de la physique fondamentale; mais aussi car ils peuvent jouer un rôle dans la cosmologie. Une théorie suppose que la mystérieuse matière noire dont l'univers est principalement constitué, est composée de fermions de Majorana. De plus, les scientifiques voient les particules comme des éléments structuraux fondamentaux pour l'informatique quantique. Un tel ordinateur est beaucoup plus puissant que le meilleur supercalculateur déjà existant; cependant, celui-ci n'existe aujourd'hui qu'à l'étape théorique. Contrairement à un ordinateur quantique "ordinaire", un ordinateur quantique basé sur fermions de Majorana est exceptionnellement stable et peu sensible aux influences extérieures.

Nanofil

Pour la première fois, les scientifiques du groupe de recherche de Leo Kouwenhoven ont réussi à créer un dispositif électronique à échelle nanométrique dans lequel une paire de fermions de Majorana "apparait" à chaque extrémité d'un nanofil. Ils ont fait cela en combinant un nanofil extrêmement petit, fait par des collègues de l'université de technologique d'Eindhoven, à l'aide d'un matériau supraconducteur et d'un fort champ magnétique. "Les mesures de la particule prises au niveau des extrémités du nanofil ne peuvent pas être expliquées autrement que grâce à la présence d'une paire de fermions de Majorana", explique Leo Kouwenhoven.


Nanofil
Crédits : TU Delft

Le dispositif est constitué d'un nanofil d'indium antemonide, couvert d'or et partiellement de niobium supraconducteur. Les fermions de Majorana apparaissent aux extrémités du Nanofil.

Accélérateurs de particules

Il est théoriquement possible de détecter un fermion de Majorana avec un accélérateur de particules tel que celui du CERN. L'actuel grand collisionneur de hadrons s'avère malheureusement ne pas être assez suffisamment sensible pour les détecter mais, selon les physiciens, il y a une autre possibilité: les fermions de Majorana peuvent également être observés sur des nanostructures modèles bien conçues. "Ce qui est fabuleux dans la mécanique quantique, c'est que la particule de Marjorana ainsi créée est similaire à celle pouvant être observée dans un accélérateur de particules, bien que ce soit très difficile à comprendre ", explique Kouwenhoven. "En 2010, deux groupes différents de théoriciens ont proposé une solution en utilisant des nanofils, des superconducteurs et un fort champ magnétique. Nous sommes devenus très familier avec ces composés, ici à la TU Delft grâce à des études antérieures." Microsoft a contacté Leo Kouwenhoven pour les aider à mener un programme FOM spécialement dédié à la recherche de fermions de Majorana, qui ont amené à des résultats satisfaisants.


Prof Leo Kouwenhoven et son équipe dans le laboratoire
Crédits : Sam Steward

Ettore Majorana

Le physicien italien Ettore Majorana était un brillant théoricien d'une grande perspicacité en physique dès son plus jeune âge. Il a découvert une solution jusque-là inconnue aux équations, à partir de laquelle les physiciens quantiques en déduisent l'existence de la particule élémentaire: le fermion de Majorana. Pratiquement toutes les particules théoriques prédites par la théorie quantique ont été découvertes au cours des dernières décennies, à quelques exceptions près, y compris l'énigmatique particule de Majorana et le célèbre boson de Higgs. Mais le personnage de Ettore Majorana est tout aussi mystérieux que la particule. En 1938, il quitte tout et disparaît lors d'une traversée en bateau entre Palerme et Naples. S'il s'est suicidé, s'il a été assassinné ou s'il vit encore aujourd'hui sous une autre identité, tout cela relève d'un grand mystère. Aucune trace de Majorana n'a jamais été retrouvée.

--

Références

L'article a été est publié dans Science Express le 12 Avril: Signatures of Majorana fermions in hybrid superconductor-semiconductor nanowire devices, V. Mourik (1†), K. Zuo (1†), S.M. Frolov (1), S.R. Plissard (2), E.P.A.M. Bakkers (1,2), L.P. Kouwenhoven (1) - 1 : Institut des Nanosciences Kavli, TU Delft, 2600 GA Delft - 2 : Département de Physique Appliquée, TU Eindhoven, 5600 MB Eindhoven - † : Ces auteurs ont contribué à part égale.

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Pour en savoir plus, contacts :

- Plus d'informations sont disponibles via http://kouwenhovenlab.tudelft.nl/press-release.
- Lire aussi http://www.fom.nl/live/english/home.pag
- Leo Kouwenhoven : l.p.kouwenhoven@tudelft.nl

Code brève
ADIT :
70242

Sources :

Université de Delft : http://redirectix.bulletins-electroniques.com/u8wVO

Rédacteurs :

Vincent Jouanolou : vincent.jouanolou@diplomatie.gouv.fr

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Origine :

BE Pays-Bas numéro 40 (11/06/2012) - Ambassade de France aux Pays-Bas / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/70242.htm
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