Ettore Majorana (született 1906. augusztus 5-én és eltűnt 1938-ban) olasz elméleti fizikus volt, aki a neutrínótömegekkel foglalkozott. 1938. március 25-én rejtélyes körülmények között eltűnt, miután hajójegyet váltott, hogy Nápolyból Palermóba utazzon.
Róla nevezték el a Majorana-egyenletet,A fizikában a Majorana-egyenlet egy relativisztikus hullámegyenlet. Nevét Ettore Majorana olasz fizikusról kapta, aki 1937-ben javasolta a saját antirészecskéjüket alkotó fermionok leírására. a Majorana-fermionokatA részecskefizikában a Majorana-fermion, vagy Majorana-részecske olyan fermion, amely saját antirészecskéje. és az első Majorana-részecskéket hasznosító kvantumchipet, a Majorana 1-et.A Majorana 1 a Microsoft által kifejlesztett hardvereszköz, amelynek lehetséges alkalmazásai a kvantum-számítástechnikában vannak. Ez egy indium-arzenid-alumínium hibrid eszköz, amely a Majorana-nullaállapotok befogadására utaló jeleket mutat. A Majorana-fermionok zérus energiájú hibához köthetők, és ekkor az egyesített objektumokat Majorana-kötött állapotoknak vagy Majorana-nullaállapotoknak nevezzük. Emlékére 2006-ban Majorana-díjat alapítottak.
Élete és munkássága 1938-ban Enrico Fermit idézték, aki azt mondta Majoranáról: „A másod- vagy harmadrangúak mindent megtesznek, de soha nem jutnak messzire. Aztán vannak az első rangúak, akik fontos felfedezéseket tesznek, amelyek alapvetőek a tudományos fejlődés szempontjából. Aztán ott vannak a zsenik, mint Galilei és Newton. Majorana ezek közé tartozott.”
Majorana lelkes és hívő katolikus volt.
Matematikában tehetséges Majorana a szicíliai Cataniában született. Nagybátyja, Quirino Majorana szintén fizikus volt.Quirino Francesco Valentino Majorana (1871. október 28. – 1957. július 31.) olasz kísérleti fizikus. A matematikában tehetséges Majorana 1923-ban kezdte meg egyetemi tanulmányait mérnöki szakon, de 1928-ban Emilio SegrèEmilio Gino Segrè (1905. február 1. – 1989. április 22.) olasz és honosított amerikai fizikus, Nobel-díjas, aki felfedezte a technécium és az asztácium elemeket, valamint az antiprotont, egy szubatomi antirészecskét, amelyért 1959-ben Nobel-díjat kapott Owen Chamberlainnel megosztva. sürgetésére átváltott a fizikára. Nagyon fiatal volt, amikor csatlakozott Enrico Fermi római csapatához a „Panisperna utcai fiúk” egyikeként, akik a laboratóriumuk utcai címéről kapták a nevüket.
Az első publikált tudományos dolgozatok
Majorana első dolgozatai az atomi spektroszkópia problémáival foglalkoztak.A fizikában az atomspektroszkópia az atomok által elnyelt és kibocsátott elektromágneses sugárzás vizsgálata. Első, 1928-ban megjelent tanulmánya még egyetemi hallgató korában született, és társszerzője volt ifjabb Giovanni Gentile, a római Fizikai Intézet junior professzora.<ref>'Giovanni Gentile (1906. augusztus 6. – 1942. március 30.) olasz fizikus.</ref> Ez a munka Fermi atomszerkezetre vonatkozó statisztikai modelljének (ma Thomas-Fermi-modell néven ismert, Llewellyn Thomas egyidejű leírása miattLlewellyn Hilleth Thomas (1903. október 21. – 1992. április 20.) brit fizikus és alkalmazott matematikus.) korai kvantitatív alkalmazása volt az atomspektroszkópiára.
Ebben a tanulmányban Majorana és Gentile első-elvi számításokat végeztek e modell keretében, amelyek jó magyarázatot adtak a gadolínium és az uránium kísérletileg megfigyelt magelektron-energiáira, valamint az optikai spektrumokban megfigyelt céziumvonalak finomszerkezeti felhasadására. 1931-ben Majorana publikálta az első tanulmányt az atomspektrumokban megjelenő autoionizáció jelenségéről, amelyet ő „spontán ionizációnak” nevezett; egy ugyanebben az évben Allen ShenstoneAllen Goodrich Shenstone (1893. július 27. – 1980. február 16.) kanadai fizikus. (Princeton Egyetem) által publikált független tanulmány „autoionizációnak” nevezte, amelyet először Pierre Auger használt.Pierre Victor Auger (1899. május 14. – 1993. december 24.) francia fizikus. Ez az elnevezés, kötőjel nélkül, azóta a jelenség hagyományos elnevezése lett.Az autoionizáció olyan folyamat, amelynek során egy gerjesztett állapotban lévő atom vagy molekula spontán módon kibocsátja egyik külső héjelektronját, és így Z töltésű állapotból töltésű állapotba kerül, például elektromosan semleges állapotból ionizált állapotba.
Majorana 1929-ben a római La Sapienza Egyetemen szerzett laurea fokozatot fizikából.Olaszországban a laurea a fő posztszekunder tudományos fokozat. 1932-ben publikált egy tanulmányt az atomspektroszkópia területén, amely az összehangolt atomok viselkedéséről szólt időben változó mágneses mezőben. Ezt a problémát, amelyet szintén tanulmányozott I. I. Rabi és mások is tanulmányozták, az atomfizika egy fontos alágazatának, a rádiófrekvenciás spektroszkópiának a kialakulásához vezetett. Ugyanebben az évben publikálta a tetszőleges belső impulzusú részecskék relativisztikus elméletéről szóló tanulmányát, amelyben kidolgozta és alkalmazta a Lorentz-csoport végtelen dimenziós ábrázolásait, és elméleti alapot adott az elemi részecskék tömegspektrumának.A fizikában és a matematikában a Lorentz-csoport a Minkowski-téridő, az összes (nem gravitációs) fizikai jelenség klasszikus és kvantumos környezetének összes Lorentz-transzformációjának csoportja. Hendrik Lorentz holland fizikusról nevezték el. Mint Majorana legtöbb olasz nyelven írt tanulmánya, ez is több évtizedig viszonylagos ismeretlenségben sínylődött.It is discussed in detail by
Irène Joliot-Curie és Frédéric Joliot-Curie 1932-ben végzett kísérletei kimutatták egy ismeretlen részecske létezését, amelyről azt feltételezték, hogy gammasugár. Majorana volt az első, aki helyesen értelmezte a kísérletet, mivel egy új részecskét követelt meg, amelynek semleges töltése és tömege nagyjából megegyezik a protonéval; ez a részecske a neutron. Fermi azt tanácsolta neki, hogy írjon cikket a témáról, de Majorana nem tette. James Chadwick még abban az évben kísérletileg bebizonyította a neutron létezését, és ezért a felfedezésért Nobel-díjat kapott.
Majorana híres volt arról, hogy nem kérte a felfedezéseiért járó elismerést, mivel munkáját jelentéktelennek tartotta. Életében mindössze kilenc tanulmányt írt.
Munkája Heisenberggel és Bohrral „Fermi sürgetésére Majorana 1933 elején elhagyta Olaszországot a Nemzeti Kutatási Tanács ösztöndíjával. A németországi Lipcsében találkozott Werner Heisenberggel. Később Heisenbergnek írt leveleiben Majorana elárulta, hogy nemcsak tudományos kollégára, hanem meleg személyes barátra is talált benne.”
A nácik akkor kerültek hatalomra Németországban, amikor Majorana odaérkezett. Az atommag elméletén dolgozott (1933-ban jelent meg németül), amely a csereerők kezelésében Heisenberg atommagelméletének továbbfejlesztését jelentette. Majorana ugyanebben az évben Koppenhágába is elutazott, ahol Niels Bohrral, egy másik Nobel-díjas kutatóval, Heisenberg barátjával és mentorával dolgozott együtt.
Betegség és elszigeteltség „1933 őszén Majorana rossz egészségi állapotban tért vissza Rómába, miután Németországban heveny gyomorhurutot kapott, és nyilvánvalóan idegkimerültségtől szenvedett. Szigorú diétára kényszerült, visszahúzódóvá vált, és szigorúan viselkedett a családjával. Édesanyjának, akivel korábban szívélyes kapcsolatot ápolt, Németországból azt írta, hogy nem kíséri el a szokásos nyári tengerparti nyaralásra. Ritkábban jelent meg az intézetben, és hamarosan alig hagyta el otthonát; az ígéretes fiatal fizikus remetévé vált. Közel négy évre elzárkózott a barátaitól, és nem publikált többé.”
Végső munka Ezekben az években, amikor kevés cikket publikált, Majorana számos kisebb művet írt a geofizikáról, az elektrotechnikáról, a matematikáról és a relativitáselméletről. Ezeket a kiadatlan írásokat, amelyeket a pisai Domus Galileiana őrzött meg,A Domus Galilaeana kulturális és tudományos intézet és könyvtár. Erasmo RecamiErasmo Recami (1939. november 21. – 2021. július 14.) olasz fizikus. és Salvatore Esposito szerkesztette.
Majorana 1937-ben publikálta utoljára az elektronok és pozitronok szimmetrikus elméletének kidolgozását. Megjósolta, hogy a fermionoknak nevezett részecskék osztályában olyan részecskéknek kell létezniük, amelyek saját antirészecskéik. A Majorana-egyenlet megoldása eredményezi ezeket a részecskéket, amelyeket ma Majorana-fermionoknak neveznek. Felmerült a feltételezés, hogy a világegyetemben lévő „hiányzó tömeg” legalább egy része, amelyet nem lehet kimutatni, csak a gravitációs hatásából következtetve, Majorana-részecskékből állhat.
1938-ban, 32 évesen, a nápolyi egyetem elméleti fizika professzora lett a versenyszabályoktól függetlenül, anélkül, hogy vizsgát kellett volna tennie, mert „az elméleti fizika területén elért egyedülálló szaktudásának nagy hírneve miatt”.
A neutrínótömegekkel kapcsolatos munka Majorana korszakalkotó elméleti munkát végzett a neutrínótömegekkel kapcsolatban, amely 2017-ben is aktív kutatási téma.
Eltűnés A hírek szerint Majorana minden pénzét levette a bankszámlájáról, mielőtt Nápolyból Palermóba utazott volna. Talán azért utazott Palermóba, hogy meglátogassa barátját, Emilio Segrè-t, az ottani egyetem professzorát, de Segrè akkoriban Kaliforniában tartózkodott.
Palermóban Majorana 1938. március 25-én jegyet váltott egy hajóútra, hogy visszatérjen Nápolyba. Ismeretlen körülmények között eltűnt. Holttestét többszöri nyomozás ellenére sem találták meg, és sorsa máig bizonytalan.
Eltűnése napján Majorana a következő üzenetet küldte Palermóból Antonio Carrellinek,Antonio Carrelli (1900. július 1. – 1980. november 25.) olasz fizikus. a nápolyi Fizikai Intézet igazgatójának: Kedves Carrelli,Meghoztam egy döntést, ami elkerülhetetlenné vált. Egy csepp önzés sincs benne, de tisztában vagyok vele, hogy hirtelen eltűnésem milyen gondot okoz majd neked és a diákoknak. Ezért is bocsánatodat kérem, de különösen azért, hogy elárultam a bizalmat, az őszinte barátságot és a szimpátiát, amit az elmúlt hónapokban kaptam tőled.Kérem, hogy emlékezzenek meg rólam mindazok, akiket az Önök intézetében megismertem és megbecsültem, különösen Sciuti: legalább ma este 11 óráig, de lehet, hogy később is, mindannyiukról szép emléket fogok őrizni. — E. Majorana
Ezt gyorsan követte Majorana távirata, amelyben lemondta korábbi utazási terveit. Nyilvánvalóan ezután vett egy jegyet, hogy Palermóból hajóval utazzon vissza Nápolyba. Soha többé nem látták.
Vizsgálatok és hipotézisek Leonardo Sciascia olasz író összefoglalta az eltűnéssel kapcsolatos vizsgálatok és hipotézisek néhány eredményét; Sciascia néhány következtetését azonban Majorana néhány korábbi munkatársa, köztük E. Amaldi és E. Segrè cáfolta. Recami kritikusan vizsgálja a Majorana eltűnésével kapcsolatos különböző hipotéziseket, köztük a Sciascia által felvetetteket, és szuggesztív bizonyítékokat mutat be arra a felvetésre, hogy Majorana Argentínába utazott.
Giorgio Agamben olasz filozófus 2016-ban jelentetett meg egy könyvet, amely Majorana eltűnésének ügyét vizsgálja.
Javasolt magyarázatok Eltűnésének számos javasolt magyarázata a következő:
Öngyilkossági hipotézis Amaldi, Segrè és mások javasolták.
Az Argentínába történő kivándorlás hipotézise Erasmo Recami és Carlo Artemi javasolta.
A Venezuelába való kivándorlás hipotézise A Rai 3 „Chi l'ha Visto?” (Ki látta?) című beszélgetőműsora közzétett egy nyilatkozatot, amely szerint Majorana 1955 és 1959 között élt, és a venezuelai Valenciában élt a „Bini” vezetéknév alatt.
Kolostorba vonulás hipotézise Sciascia által javasolt (állítólag a Serra San Bruno-i karthauzi rend). Sciascia kizárta az öngyilkosságot arra hivatkozva, hogy Majorana hívő katolikus volt. Majorana családja és papja, Francesco Riccieri monsignor szintén kizárta az öngyilkosságot, és a lelki visszavonulás lehetőségét részesítették előnyben. Sciascia úgy véli, hogy Majorana azért akart eltűnni, mert előre látta, hogy a nukleáris erők nukleáris robbanóanyagokhoz fognak vezetni, és ő ebben nem akart részt venni.