MAJORANA FERMIONS DE

Le physicien italien Ettore Majorana (1906, disparu en 1938) a écrit en 1937 une équation fondamentale pour les particules élémentaires de spin ½ (appelés fermions car leurs ensembles obéissent aux lois statistiques inventées par Fermi) différente de celle proposée par Paul Dirac neuf ans plus tôt. La nouveauté cruciale de sa théorie est que les particules décrites par cette équation sont leur propre antiparticule, comme c'est le cas pour certains bosons (particules de spin entier), et en particulier pour le photon. On n'a pas encore découvert de fermions de Majorana élémentaire, et on essaie encore actuellement de démontrer expérimentalement si les neutrinos sont des particules « de Dirac » ou « de Majorana ». On sait que les excitations des solides sont aussi décrits par l'apparition, la propagation ou la disparition de quasi-particules (phonons, magnons...) dont la description théorique est semblable à celle des particules élémentaires du monde subatomique. C'est dans ce domaine de la physique des solides qu'on vient de découvrir le premier fermion de Majorana. Une équipe de physiciens des universités de Delft et d'Eindhoven, aux Pays-Bas, annonce en effet, dans la livraison du 25 mai 2012 de la revue Science, avoir détecté un effet caractéristique de leur présence dans des nanofils couplés à des supraconducteurs. Dans leur expérience, les chercheurs mesurent les caractéristiques électriques d'un nanofil semi-conducteur en contact avec une électrode normale en or et une électrode supraconductrice en alliage niobium-titane. La tension appliquée fait varier la densité électronique et définit une barrière de potentiel. L'application d'un champ magnétique de l'ordre d'un dixième de Tesla crée des états liés qui restent stables même lorsque le champ magnétique et la tension électrique varient considérablement. Ces états liés ont toutes les caractéristiques attendues d'un fermion de Majorana.

—  Bernard PIRE

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Écrit par :

  • : directeur de recherche au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Fermions

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  • Jean-Eudes AUGUSTIN, 
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Dans le chapitre « Théorie du neutrino à deux composantes »  : […] son propre conjugué de charge (ν = ̄ν), d'où, malgré une masse non nulle, deux composantes seulement, νG et ̄νD. C'est la théorie du neutrino de Majorana, qui est le pendant de celle du neutrino de Dirac ; elle exige mν différent de zéro et rend possible une violation du nombre leptonique (ΔL = 2 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-fermions/#i_54719

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Bernard PIRE, « MAJORANA FERMIONS DE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 15 août 2018. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/fermions-de-majorana/