Этторе Майорана

Этторе Майорана.
Этторе Майорана.Фото: unbekannt, Mondadori Collection, общественное достояние, Wikimedia Commons

Этторе Майорана (5 августа 1906 – пропал без вести 27 марта 1938) — итальянский физик. От него происходит вопрос, является ли нейтрино своей собственной античастицей, — вопрос, который спустя почти девяносто лет всё ещё открыт.

Его исчезновение принадлежит к самым известным нераскрытым случаям в истории науки.

Исключительное дарование

Майорана происходил из Катании на Сицилии и пришёл к физике через инженерное образование. С 1928 года он принадлежал к рабочей группе вокруг Энрико Ферми в Риме.

Ферми, сам не человек громких слов, судил о нём необычно: есть учёные первого ранга, которые идут далеко, а есть гении вроде Галилея и Ньютона. Майорана относится к последним.

Одна особенность делала это дарование трудно применимым: Майорана почти не публиковался. Он просчитывал вещи, записывал результат на листке, использовал этот листок, чтобы прикурить сигарету, и уходил домой.

Самый известный пример: в 1932 году он заключил из опытов супругов Кюри о существовании нейтральной частицы в атомном ядре. Ферми настаивал, чтобы он это опубликовал. Он этого не сделал. Несколькими неделями позже Джеймс Чедвик обнаружил нейтрон и получил за это в 1935 году Нобелевскую премию.

Работа 1937 года

Его последняя публикация является одновременно и самой значимой по последствиям.

Поль Дирак в 1928 году составил уравнение, из которого следовало, что у каждой частицы должна быть античастица. Для электрона это подтвердилось — позитрон был найден в 1932 году.

Майорана спросил, возможно ли и иначе. Он показал, что для электрически нейтральных частиц существует уравнение, при котором частица и античастица суть одно и то же. Такая частица называется сегодня майорановским фермионом.

Для заряженных частиц это отпадает — электрон не может быть позитроном, заряды противоречат друг другу. Но нейтрино нейтрально. У него возможность Майораны остаётся открытой.

Он сам прямо считал её применимой к нейтрино.

Исчезновение

25 марта 1938 года Майорана снял в Неаполе, где он преподавал, свои сбережения и сел на корабль в Палермо. Оттуда он послал два противоречащих друг другу сообщения — одно, которое можно прочесть как прощальное письмо, и второе, которое его отменяет. 27 марта он сел на корабль обратно в Неаполь. Туда он так и не прибыл.

Расследования ничего не дали. За десятилетия было выдвинуто несколько объяснений: самоубийство, уход в монастырь, эмиграция в Южную Америку. Итальянская прокуратура в 2015 году после изучения свидетельских показаний пришла к выводу, что он какое-то время жил в Венесуэле. Ни одна из этих версий не является достоверной.

Майоране был 31 год.

Почему его вопрос важен сегодня

С тех пор как нейтринные осцилляции доказали, что нейтрино обладают массой, предложение Майораны перестало быть забавой и стало одним из центральных открытых вопросов физики частиц.

Если бы нейтрино было майорановской частицей, то лептонное число не было бы строго сохраняющейся величиной. Это открывало бы путь к механизму качелей, который мог бы объяснить ничтожность массы нейтрино, — а через лептогенез и к объяснению того, почему Вселенная состоит из вещества.

Решить этот вопрос можно было бы через безнейтринный двойной бета-распад. По всему миру его ищут несколько экспериментов; не нашёл ни один.

Наследие

Понятие майорановский фермион давно перешагнуло за пределы физики частиц. В физике твёрдого тела исследуются возбуждения в сверхпроводниках, которые формально ведут себя как майорановские частицы и интересны для разработки отказоустойчивых квантовых вычислителей.

Тем самым работа объёмом в девять страниц, написанная в 1937 году, действует сегодня в двух областях, которых тогда обеих не существовало.

Связанные понятия

Источники

  • E. Majorana: Teoria simmetrica dell'elettrone e del positrone, Il Nuovo Cimento 14, 171 (1937).
  • E. Amaldi: Ettore Majorana: Man and scientist, in Strong and Weak Interactions, Academic Press (1966).