马约拉纳费米子

马约拉纳费米子 (/maɪəˈrɑːnə ˈfɛərmiːɒn/)，也称为马约拉纳粒子，是一种本身就是反粒子的费米子。 它们是由 Ettore Majorana 于 1937 年提出的假设。该术语有时用于反对狄拉克费米子，狄拉克费米子描述的是不是自身反粒子的费米子。

除中微子外，所有标准模型费米子在低能量（低于电弱对称破缺温度）下都表现得像狄拉克费米子，但没有一个是马约拉纳费米子。 中微子的性质尚未确定——它们可能是狄拉克或马约拉纳费米子。

在凝聚态物理学中，准粒子激发可以像束缚的马约拉纳费米子一样出现。 然而，它们不是单个基本粒子，而是几个受非阿贝尔统计支配的单个粒子（它们本身是复合粒子）的集体运动。

这个概念可以追溯到 1937 年 Majorana 的建议，即电中性自旋 1/2 粒子可以用实值波动方程（Majorana 方程）描述，因此与它们的反粒子相同，因为波函数 粒子和反粒子通过复共轭联系起来，这使得马约拉纳波动方程保持不变。

马约拉纳费米子和狄拉克费米子之间的区别可以用二次量化的产生和湮灭算子在数学上表示：产生算子 γ j † {\displaystyle \;\gamma _{j}{ \dagger }\;} 在量子态 j {\displaystyle \;j\;} 中创建费米子（用实波函数描述），而湮灭算子 γ j {\displaystyle \; gamma _{j}\;} 湮灭它（或者，等效地，创建相应的反粒子）。

在超对称模型中，中性子——规范玻色子和希格斯玻色子的超级伙伴——是马约拉纳费米子。

马约拉纳费米子运算符规范化的另一个常见约定

此约定的优点是 Majorana 运算符与恒等式成正方形。

使用这个约定，一组 2 n {\displaystyle \;2n\;}马约拉纳费米子（ n {\displaystyle \;n\;} 普通费米子），γ i { displaystyle \;\gamma _{i}\;} ( i = 1 , 2 , . . , 2 n {\displaystyle \;i=1,2,..,2n\;} ) 服从以下换向恒等式

因为粒子和反粒子具有相反的守恒电荷，马约拉纳费米子的电荷为零，因此在基本粒子中，xxx可能是马约拉纳的费米子是惰性中微子，如果它们存在的话。 标准模型的所有其他基本费米子都有规范电荷，因此它们不可能有基本的马约拉纳质量：即使是标准模型的左手中微子和右手反中微子也有非零弱同位旋，T 3 = ± 1 2 , {\displaystyle \,T_{3}=\pm {\tfrac {1}{\,2\,}}\,,} 类电荷量子数。 然而，如果它们存在，所谓的惰性中微子（左手反中微子和右手中微子）将是真正的中性粒子（假设不存在其他未知规范电荷）。

引入惰性中微子来解释中微子振荡和异常小的 S.M. 中微子质量可能有马约拉纳质量。 如果他们这样做，那么在低能量下（在电弱对称性破缺之后），通过跷跷板机制，中微子场自然表现为六个马约拉纳场。