Observation direct de Majorana dans l’3He – MajoranaPRO

Les investigations aux plus basses températures sont une des frontières de la Science. Aujourd’hui, notre laboratoire, l’Institut Néel, et le Laboratoire des basses Températures de l’Université de Lancaster conservent le record du monde pour le refroidissement de la matière, qui est de 0,085 mK. Cette limite des très basses températures est importante pour la physique de l’3He, qui possède une transition de phase vers un état superfluide autour de 1 mK. A ultra-basse températures, l’3He superfluide possède les propriétés d’un vide quantique, avec une très basse densité d’excitations thermiques.

Comme nous sommes le seul groupe en France travaillant à des températures si basses, il est essentiel pour nous d’avoir des collaborations internationales. Nous sommes impliqués dans le projet européen « MicroKelvin », dans lequel nous collaborons avec l’Université de Lancaster et le groupe de l’Université Aalto d’Helsinki. Cette collaboration considère notre groupe comme l’une des infrastructures où des recherches à la limite des plus basses températures sont faisables. En effet, ce projet Européen ne fournit pas de financement pour nos recherches actuelles et pour la maintenance des équipements et il va fini a septembre 2013. Apre set date nous va continue de collaboration a faone non-formel

Dans le présent projet nous proposons de faire une recherche ambitieuse des fermions de Majorana dans l’3He superfluide par la chaleur spécifique. La phase superfluide 3He B reçoit un regain d’intérêt de par ses « états de bord » d’un superfluide topologique tridimensionnel (3D) invariant par renversement du temps. Les superfluides et supraconducteurs topologiques sont caractérisés par un nombre topologique non-trivial dans l’état superfluide gappé, et par des états de bord non gappés sur les surfaces. Ces SABS de l’3He B superfluide peuvent être vus comme des fermions de Majorana, car ils satisfont à la condition de Majorana, c.a.d. une particule et son anti-particule sont équivalentes, car les degrés de libertés des états de bords sont divisés par deux. Apparemment, nous avons développés un bolomètre très sensible pour la recherche de Matière Noire à base d’3He superfluide à une température 10 fois plus basse que Tc. Comme nous le montrerons dans la partie scientifique de ce projet, nous sommes capables d’obtenir des conditions où la chaleur spécifique de l’3He massif est si faible que nous pouvons mesurer directement la chaleur spécifique des fermions de Majorana. A notre expriment président nous déjà observe des augmentation de shaler spécific cous de Majarana. Dane le project nous pure obtenir les condition dane quelle le shaler cpecific de Majorana a ete 10 foi plus que shaler specific de qusiparticles bulk. A cette condition nour pure verifie des exsistance de Majorana couse les outre quasiparticle possible a ete shaler specifique vremau different. Une fois faite, cette expérience sera la première preuve directe de l’existence de fermions de Majorana.
La deuxième méthode de observation de Majorana est l’application de RMN de Q-ball développe par notre group. A cette méthode nous va mesurer la densité de majorana par relaxation de Q-ball. Les experiment comparable avec le ball d’électron a superfluid 3He est under préparation a Institut RIKEN, Japan. Nous somme à non-formel coopération avec cette groupe.