Leo Kouwenhoven in het nieuws met Majorana’s

Er zijn twee soorten nanodeeltjes, fermionen en bosonen. Terwijl bosonen hun eigen antideeltje kunnen zijn, dat wil zeggen dat zij elkaar in een energieflits kunnen vernietigen, hebben fermionen gewoonlijk specifieke antideeltjes. Zo is bijvoorbeeld het positief geladen positron het antideeltje van het elektron.  In 1937 rekende de Italiaanse natuurkundige Ettore Majorana verder met de vergelijkingen die Engelsman Paul Dirac had toegepast om het gedrag van fermionen en bosonen te beschrijven. Op basis daarvan voorspelde Majorana het bestaan van een type fermion dat zijn eigen antideeltje is. Tientallen jaren zochten deeltjesfysici naar zulke Majorana fermionen in de natuur en vanaf 2008 begon men te denken aan manieren om ze te vormen uit het collectieve gedrag van elektronen in vastestofmaterialen, met name op oppervlakken die in contact zijn gebracht met supergeleiders of een-dimensionale draden.

Nanodraad

Het team van Kouwenhoven verbond indiumantimonide nanodraden met een circuit met een gouden contact aan de ene kant en een plakje supergeleider aan de andere, en stelde dat vervolgens bloot aan een matig sterk magnetisch veld. Meting van de elektrische geleiding van de nanodraden toonde een piek bij nul volt en dat duidt op de vorming van een paar Majorana-deeltjes, elk aan één eind van het gebied waar de nanodraad in contact komt met de supergeleider.

Kouwenhoven deed dit onderzoek in de FOM-focusgroep ‘Topological quantum computing’ aan de TU Delft, in samenwerking met Microsoft. Nature bracht het als breaking news.

Kouwenhoven besloot zijn presentatie als volgt: "Hebben wij Majorana fermionen gezien? Ik zou zeggen: een voorzichtig ja".

Zie ook: Supergeleidende nanostructuur eerste stap naar Majorana fermion