Escoltar

Fermions de Majorana: com apareixen?

La tesi doctoral de Javier Osca Cotarelo estudia les condicions d'aparició d'aquestes quasipartícules com a estats excitats electrònics en un nanofil quàntic i les seves propietats de transport elèctric i termoelèctric 

El segle XX va portar amb ell la predicció de nous fenòmens físics alguns dels quals s'han resistit a ser verificats experimentalment a causa de les dificultats tècniques que comporten. En els darrers cinc anys hem vist les confirmacions experimentals del bosó de Higgs i de les ones gravitacionals  amb una gran cobertura mediàtica. En la mateixa situació es troben els fermions de Majorana. que varen ser teoritzats l'any 1937 pel notable físic Ettore Majorana, que els dóna nom. No obstant això, els progressos realitzats en la detecció de les quasipartícules de Majorana han rebut, de moment, una menor atenció del gran públic.

Els fermions de Majorana són partícules que al mateix temps són les seves pròpies antipartícules. Encara que originalment es varen teoritzar  com a partícules fonamentals, la seva existència com a tals segueix sent un debat obert. No obstant això, hi ha el consens generalitzat que poden obtenir-se en l'àmbit de la matèria condensada com a excitacions col·lectives d'electrons en petits dispositius híbrids semiconductors-superconductors. A més, les propietats úniques dels fermions de Majorana els converteixen en objecte d'interès no només per curiositat científica, sinó per les seves possibles aplicacions. Els dispositius capaços de contenir fermions de Majorana tenen el potencial de ser els blocs de construcció bàsics de futurs ordinadors quàntics, de la mateixa manera que el transistor ha fet possible els computadors actuals.

L'objectiu de la tesi doctoral de Javier Osca Cotarelo, defensada a la Universitat de les Illes Balears i realitzada a l'Institut de Física Interdisciplinària i Sistemes Complexos (IFISC, CSIC-UIB), és incrementar el coneixement teòric que es té sobre els estats de Majorana que apareixen en fins fils en l'escala dels nanòmetres. En particular, s'han estudiat les condicions en què apareixen aquests fermions de Majorana tenint en compte com aquestes condicions es veuen modificades per algunes característiques d'aquests fils. Posteriorment, la recerca s'ha enfocat a l'estudi teòric de les seves propietats de transport elèctric i termoelèctric, ja que fins al moment les mesures elèctriques són les úniques realitzades experimentalment. Finalment, l'investigador ha proposat experiments addicionals basats en les propietats d'absorció de llum dels fermions de Majorana.

Fitxa de la tesi doctoral

  • Títol: Majorana physics in hybrid nanowires, topological phases and transport
  • Autor: Javier Osca Cotarelo
  • Programa de doctorat: Física
  • Departament: Física
  • Directors: Llorenç Serra Crespí i María Rosa López Gonzalo 

Data de publicació: 19/12/2016