Fermione di Majorana

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In fisica delle particelle un fermione di Majorana o particella di Majorana, così detta in onore del fisico italiano Ettore Majorana che l'ha teorizzata, è una particella che è anche la propria antiparticella.

A tutt'oggi non c'è alcuna evidenza sperimentale di osservazione di fermioni di Majorana in natura. Il neutrino potrebbe essere un fermione di Majorana così come anche un fermione di Dirac. Qualora il neutrino fosse un fermione di Majorana, sarebbe possibile osservare il doppio decadimento beta senza neutrini. Esperimenti alla ricerca di tale decadimento sono in corso.

Il neutralino, ipotetica particella prevista dal modello supersimmetrico, sarebbe un fermione di Majorana, ma la sua esistenza non è stata a oggi verificata sperimentalmente.

Teorizzazione del fermione di Majorana[modifica | modifica sorgente]

Il fermione di Majorana fu teorizzato dal fisico Ettore Majorana che nell’articolo Teoria simmetrica dell'elettrone e del positrone, prefiggendosi l’obiettivo di far cadere la nozione di stato di energia negativa, sottolineava la non necessaria esistenza per alcune particelle, particolarmente neutre, delle rispettive antiparticelle. Partendo dall’equazione di Dirac, la risolveva scomponendo la soluzione in due parti, per massa di segno positivo, e dimostrava che a queste soluzioni erano associate particelle incapaci di generare densità di carica-corrente elettromagnetica per cui in sostanza a carica neutra.

Successive scoperte come quella del fotone e del pione neutro, particelle a carica neutra e spin intero, hanno mostrato che questi bosoni hanno le stesse proprietà delle loro antiparticelle. Le particelle di Majorana sono però dei fermioni a spin semintero e l’osservazione di tale coincidenza non è stata ancora verificata sperimentalmente. È possibile che di queste particelle facciano parte i neutrini, ma l'argomento è ancora oggetto di studio.

L'esperimento NEMO-3[modifica | modifica sorgente]

L'esperimento NEMO-3, in corso dal 2003 sotto il traforo del Frejus, è stato organizzato per accertare se il doppio decadimento beta può avvenire in assenza di neutrini. In caso positivo, questo proverebbe che il neutrino è un fermione di Majorana.

L'esperimento GERDA[modifica | modifica sorgente]

Proposto nel 2004 è in corso dal 2010 nei laboratori dell'INFN del Gran Sasso. Utilizza un rivelatore al Germanio purissimo, per la precisione l'isotopo 76Ge, per studiare il fenomeno del doppio decadimento beta, previsto dalla teoria di Majorana.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

  • Ettore Majorana, Teoria simmetrica dell'elettrone e del positrone, Nuovo Cimento, vol.14, 1937, pp. 171–184.

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

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