I mars 1938, den unga italienska fysikern Ettore Majorana försvann mystiskt, lämnar sitt lands vetenskapliga samhälle skakat. Avsnittet förblir oförklarat, trots Leonardo Scascias försök att reda ut gåtan i sin bok The Disappearance of Majorana (1975).

Majorana, som Enrico Fermi kallade ett geni av Isaac Newtons statur, försvann ett år efter att ha gjort sitt främsta bidrag till vetenskapen. År 1937, när han bara var 30, Majorana antog en partikel som är sin egen antipartikel och föreslog att det kan vara neutrino, vars existens nyligen hade förutsetts av Fermi och Wolfgang Pauli.

Åtta decennier senare, Majorana fermioner, eller helt enkelt majoranas, är bland de objekt som mest studerats av fysiker. Förutom neutrinoer - vars natur, om de är majoranas eller inte, är ett av undersökningsmålen för mega-experimentet Dune-en annan klass inte av grundläggande partiklar utan av kvasipartiklar eller skenbara partiklar har undersökts inom området kondenserat material. Dessa kvasi-partiklar från Majorana kan dyka upp som excitationer i topologiska superledare.

En ny studie av Ph.D. studenten Luciano Henrique Siliano Ricco och hans handledare Antonio Carlos Ferreira Seridonio med flera, genomfördes på Ilha Solteira campus vid São Paulo State University (UNESP) i Brasilien och publicerades i Vetenskapliga rapporter .

"Vi föreslår en teoretisk enhet som fungerar som en termoelektrisk tuner - en tuner för värme och laddning - assisterad av Majorana fermioner, "Sa Seridonio. Enheten består av en kvantpunkt (QD), representerad i figur A med symbolen ε1. QD kallas ofta "konstgjorda atomer". I detta fall, QD är placerad mellan två metalliska ledare vid olika temperaturer.

Temperaturskillnaden gör att termisk energi kan flöda över QD. En kvasi-endimensionell supraledande tråd-kallad en Kitaev-tråd efter den ryska fysikern Alexei Kitaev, för närvarande professor vid California Institute of Technology (Caltech) i USA - är ansluten till QD.

I den här studien, Kitaevtråden var ring- eller U-formad och hade två majoranas (η1 och η2) vid kanterna. Majoranerna framträder som excitationer som kännetecknas av noll-energimetoder.

"När QD är kopplad till endast ena sidan av tråden, systemet beter sig resonant med avseende på elektrisk och termisk konduktans. Med andra ord, det beter sig som ett termoelektriskt filter, "Seridonio sa." Jag bör betona att detta beteende som filter för termisk och elektrisk energi uppstår när de två majoranerna 'ser' varandra via tråden, men bara en av dem 'ser' QD i anslutningen. "

En annan möjlighet som forskarna undersökte involverade att få QD att "se" de två majoranerna samtidigt genom att ansluta den till båda ändarna av Kitaev -tråden.

"Genom att få QD att" se "mer av η1 eller η2, d.v.s. genom att variera systemets asymmetri, vi kan använda den artificiella atomen som en tuner, där den termiska eller elektriska energin som flyter genom den är rödskiftad eller blåskiftad, "Seridonio sa (se bild B).

Denna teoretiska uppsats, han lade till, förväntas bidra till utvecklingen av termoelektriska enheter baserade på Majorana fermioner.