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Concept
Particule de Majorana
Résumé
En physique des particules, une particule de Majorana ou fermion de Majorana est un fermion qui est sa propre antiparticule. Ces particules sont nommées en hommage au physicien Ettore Majorana, qui a proposé ce modèle en établissant l'équation qui porte son nom. Ce terme est parfois utilisé en opposition aux particules de Dirac (ou fermions de Dirac) qui ont une antiparticule différente d'elles-mêmes.
En 1928, Paul Dirac publie l'article qui contient l'équation de Dirac. Motivé par l'étude des électrons, l'article généralise l'équation aux particules de spin 1/2, mais impose des facteurs imaginaires. En 1937, Majorana revoit l'équation de Dirac et trouve une interprétation avec des facteurs réels. Les travaux de Majorana restèrent sans suite près de 20 ans quand la découverte des neutrinos en 1956 amène à réétudier ses résultats ; depuis, les travaux de Majorana sont régulièrement au cœur de la physique.
Pour qu'une particule soit sa propre antiparticule elle doit posséder les propriétés suivantes :
être électriquement neutre, une antiparticule ayant toujours une charge opposée à celle de sa particule ;
avoir des moments dipolaires nuls car ils s'inversent par rapport au sens du spin chez l'antiparticule.
Aucune particule de Majorana n'avait été attestée dans la nature, selon les expériences et conclusions scientifiques fin 2011, bien qu'il soit théoriquement possible d'en observer sous forme de quasi-particule lors d'expériences de supraconductivité.
En , l'équipe de Leo Kouwenhoven de l'université de technologie de Delft réalise une expérience avec des nanofils en alliage semi-conducteur indium-antimoine reliés à un circuit électrique par un contact en or d'un côté et un supraconducteur de l'autre. Un faible champ magnétique est créé et l'on mesure la conductance électrique des nanofils à différentes intensités. Kouwenhoven reste prudent mais pense que les résultats de l'expérience, à savoir la production d'une paire de particules de Majorana constituées d'électrons couplés à des trous, sont fortement compatibles avec la découverte de quasi-particules dont le comportement reproduit celui de réelles particules de Majorana.
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