Es gibt mehrere Kategorien von Wissenschaftlern auf der Welt; diejenigen der zweiten oder dritten Kategorie geben ihr Bestes, kommen aber nie weit. Dann gibt es die erste Kategorie, diejenigen, die wichtige Entdeckungen machen, die für den wissenschaftlichen Fortschritt fundamental sind. Aber dann gibt es die Genies, wie Galilei und Newton. Majorana war einer von ihnen. Ettore Majorana war ein italienischer theoretischer Physiker, der an Neutrinomassen arbeitete. Am 25 März 1938 verschwand er unter mysteriösen Umständen während einer Schiffsreise von Palermo nach Neapel. Die Majorana-Gleichung und Majorana-Fermionen sind nach ihm benannt. Im Jahr 2006 wurde der Majorana-Preis zu seinem Andenken etabliert.
Leben und Werk
Mathematisch begabt
Majorana wurde in Catania, Sizilien, geboren. Mathematisch begabt, trat er sehr jung Enrico Fermis Team in Rom als einer der „Via Panisperna boys" bei, die ihren Namen von der Straßenadresse ihres Labors erhielten.
Majoranas Onkel Quirino Majorana war ebenfalls Physiker.
Er begann sein Universitätsstudium in Ingenieurwissenschaften 1923, wechselte aber 1928 auf Drängen von Emilio Segrè zur Physik.:69–72 Majoranas erste Arbeiten befassten sich mit Problemen der Atomspektroskopie.
Erste veröffentlichte akademische Arbeiten
Majoranas erste Arbeit, veröffentlicht 1928, wurde geschrieben, als er noch Student war, und war Co-Autor von Giovanni Gentile, Jr., einem Junior-Professor am Institut für Physik in Rom. Diese Arbeit war eine frühe quantitative Anwendung auf die Atomspektroskopie von Fermis statistischem Modell der Atomstruktur, das heute als Thomas–Fermi-Modell bekannt ist, aufgrund seiner zeitgleichen Beschreibung durch Llewellyn Thomas.
In dieser Arbeit führten Majorana und Gentile Berechnungen von Grund auf im Rahmen dieses Modells durch, die eine gute Beschreibung der experimentell beobachteten Kernenergien von Gadolinium und Uran sowie der Feinstruktur-Aufspaltung von Cäsium-Linien in optischen Spektren gaben. 1931 veröffentlichte Majorana das erste Papier über das Phänomen der Autoionisation in Atomspektren, das er als „spontane Ionisation" bezeichnete; eine unabhängige Arbeit im selben Jahr, veröffentlicht von Allen Shenstone der Princeton University, bezeichnete das Phänomen als „auto-ionization", ein Name, der zuerst von Pierre Auger verwendet wurde. Dieser Name ist seitdem konventionell geworden, ohne den Bindestrich.
Majorana erwarb sein Laurea-Diplom in Physik an der Universität Rom La Sapienza 1929.
1932 veröffentlichte er eine Arbeit im Bereich der Atomspektroskopie über das Verhalten ausgerichteter Atome in zeitlich variierenden Magnetfeldern. Dieses Problem, das auch von I.I. Rabi und anderen untersucht wurde, führte zu einem wichtigen Unterzweig der Atomphysik, der Radiofrequenz-Spektroskopie. Im selben Jahr veröffentlichte Majorana seine Arbeit über eine relativistische Theorie von Teilchen mit beliebiger innerer Energie, in der er unendlich dimensionale Darstellungen der Lorentz-Gruppe entwickelte und anwendete und eine theoretische Grundlage für das Massenspektrum von Elementarteilchen gab. Wie die meisten von Majoranas Arbeiten in italienischer Sprache lag sie für mehrere Jahrzehnte in relativer Vergessenheit.
Experimente 1932 von Irène Joliot-Curie und Frédéric Joliot zeigten die Existenz eines unbekannten Teilchens, das sie als Gammastrahl vermuteten. Majorana war der erste, der das Experiment korrekt als Erfordernis eines neuen Teilchens mit neutraler Ladung und einer Masse etwa gleich der des Protons interpretierte; dieses Teilchen ist das Neutron. Fermi sagte ihm, eine Arbeit zu schreiben, aber Majorana bemühte sich nicht darum. James Chadwick bewies die Existenz des Neutrons später im selben Jahr experimentell und erhielt den Nobelpreis für diese Entdeckung.
Majorana war dafür bekannt, keinen Wert auf Anerkennung für seine Entdeckungen zu legen, da er seine Arbeit für banal hielt. Er schrieb nur neun Arbeiten in seinem Leben.
Arbeit mit Heisenberg, Krankheit, Isolation
„Auf Fermis Drängen verließ Majorana Italien Anfang 1933 mit einem Stipendium des Nationalen Forschungsrats. In Leipzig, Deutschland, traf er Werner Heisenberg. In Briefen, die er anschließend an Heisenberg schrieb, offenbarte Majorana, dass er in ihm nicht nur einen wissenschaftlichen Kollegen gefunden hatte, sondern einen warmen persönlichen Freund.":71 Die Nazis waren an die Macht gekommen in Deutschland, als Majorana dort ankam. Er arbeitete an einer Nukleartheorie, die 1933 auf Deutsch veröffentlicht wurde und in ihrer Behandlung von Austauschkräften eine weitere Entwicklung von Heisenbergs Nukleartheorie darstellte.
Majorana reiste auch nach Kopenhagen, wo er mit Niels Bohr arbeitete, einem weiteren Nobelpreisträger und Freund sowie Mentor von Heisenberg.
„Im Herbst 1933 kehrte Majorana in schlechtem Gesundheitszustand nach Rom zurück, nachdem er in Deutschland akute Gastritis entwickelt hatte und anscheinend unter nervöser Erschöpfung litt. Auf strikte Diät gesetzt, wurde er verschlossen und hart in seinen Umgang mit seiner Familie. Seiner Mutter, mit der er zuvor eine warme Beziehung geteilt hatte, schrieb er aus Deutschland, dass er sie nicht auf ihrem üblichen Sommerurlaub am Meer begleiten würde. Weniger häufig im Institut erscheinend, verließ er bald kaum sein Zuhause; der vielversprechende junge Physiker war ein Einsiedler geworden. Fast vier Jahre lang isolierte er sich von Freunden und stellte das Veröffentlichen ein.":71
Letzte Arbeiten
Während dieser Jahre, in denen er nur wenige Artikel veröffentlichte, schrieb Majorana viele kleine Arbeiten zu Geophysik, Elektrotechnik, Mathematik und Relativitätstheorie. Diese unveröffentlichten Arbeiten, aufbewahrt in der Domus Galileiana in Pisa, wurden kürzlich von Erasmo Recami und Salvatore Esposito bearbeitet.
1937 wurde er außerordentlicher Professor für Theoretische Physik an der Universität Neapel, ohne eine Prüfung ablegen zu müssen, aufgrund seines „hohen Ruhms singulärer Expertise im Bereich der theoretischen Physik", unabhängig von den Wettbewerbsregeln.
Majoranas letzte veröffentlichte Arbeit, 1937, diesmal auf Italienisch, war eine Ausarbeitung einer symmetrischen Theorie von Elektronen und Positronen.
1937 sagte Majorana voraus, dass es in der Klasse von Teilchen, die als Fermionen bekannt sind, Teilchen geben sollte, die ihre eigenen Antiteilchen sind. Dies sind die sogenannten Majorana-Fermionen.
Die Lösung von Majoranas Gleichung ergibt Teilchen, die ihre eigenen Antiteilchen sind, jetzt als Majorana-Fermionen bezeichnet. Im April 2012 könnten einige von Majoranas Vorhersagen durch Experimente an Hybrid-Halbleiter-Supraleiter-Draht-Vorrichtungen bestätigt worden sein. Diese Experimente könnten möglicherweise zu einem besseren Verständnis der Quantenmechanik führen und könnten beim Bau eines Quantencomputers helfen. Es gibt auch Spekulationen, dass zumindest ein Teil der „fehlenden Masse" im Universum, die nur durch Inferenz ihrer gravitativen Einflüsse nachgewiesen werden kann, aus Majorana-Teilchen zusammengesetzt sein könnte.
Arbeit zu Neutrinomassen
Majorana leistete vorausschauende theoretische Arbeiten zu Neutrinomassen, einem derzeit aktiven Forschungsbereich.
Verschwinden auf See und vorgeschlagene Erklärungen
Majorana verschwand unter ungeklärten Umständen während einer Bootsfahrt von Palermo nach Neapel am 25 März 1938. Trotz mehrerer Untersuchungen wurde sein Leichnam nicht gefunden und sein Schicksal ist noch immer unsicher. Er hatte anscheinend vor seiner Reise nach Palermo sein gesamtes Geld von seinem Bankkonto abgehoben. Er könnte nach Palermo gereist sein, in der Hoffnung, seinen Freund Emilio Segrè zu besuchen, einen Professor an der Universität dort, aber Segrè war zu dieser Zeit in Kalifornien. Am Tag seines Verschwindens schickte Majorana die folgende Note an Antonio Carrelli, Direktor des Physik-Instituts in Neapel:
Lieber Carrelli,
Ich habe eine Entscheidung getroffen, die unvermeidbar geworden ist. Es steckt kein Körnchen Eigensucht darin, aber mir ist bewusst, welche Schwierigkeiten mein plötzliches Verschwinden dir und den Studenten bereiten wird. Auch dafür bitte ich dich um Vergebung, aber besonders für den Vertrauensbruch, die aufrichtige Freundschaft und die Sympathie, die du mir in den letzten Monaten entgegengebracht hast.
Ich bitte dich, mich allen zu empfehlen, die ich in deinem Institut kennen und schätzen gelernt habe, besonders Sciuti: Ich werde sie alle zumindest bis 23 Uhr heute Abend, möglicherweise auch später, in guter Erinnerung behalten.
— E. Majorana
Dies folgte schnell ein Telegramm, das seine früheren Pläne stornierte. Er kaufte anscheinend ein Ticket von Palermo nach Neapel und wurde nie wieder gesehen.
Mehrere mögliche Erklärungen für sein Verschwinden wurden vorgeschlagen, darunter:
Ausführliche Zusammenfassungen und Untersuchungen
Der italienische Schriftsteller Leonardo Sciascia hat einige der Ergebnisse dieser Untersuchungen und dieser Hypothesen zusammengefasst; jedoch wurden einige von Sciascias Schlussfolgerungen von einigen von Majoranas ehemaligen Kollegen widerlegt, darunter E. Amaldi und E. Segrè.
Recami prüft kritisch verschiedene Hypothesen über Majoranas Verschwinden, der verschiedene rivale Erklärungen bezüglich Majoranas Verschwindens, einschließlich derer von Sciascia, und präsentiert suggestive Beweise für den Vorschlag, dass Majorana nach Argentinien reiste.
Der italienische Philosoph Giorgio Agamben hat auch kürzlich ein Buch veröffentlicht, das den Fall von Majoranas Verschwinden untersucht.
Fall von der Staatsanwaltschaft Rom wieder eröffnet und mit vermuteter Auswanderung nach Venezuela abgeschlossen
Im März 2011 berichteten italienische Medien, dass die Staatsanwaltschaft Rom eine Untersuchung der Aussage eines Zeugen über ein Treffen mit Majorana in Buenos Aires in den Jahren nach dem Zweiten Weltkrieg angekündigt hatte. Am 7 Juni 2011 berichteten italienische Medien, dass die RIS der Carabinieri ein Foto eines Mannes, das 1955 in Argentinien aufgenommen wurde, analysiert hatte und zehn Ähnlichkeitspunkte mit Majoranas Gesicht gefunden hatte.
Am 4 Februar 2015 gab die Staatsanwaltschaft Rom eine Erklärung ab, wonach Majorana zwischen 1955 und 1959 am Leben war und in Valencia, Venezuela, lebte. Diese letzten Erkenntnisse, basierend auf neuen Beweisen, veranlassten das Büro, den Fall offiziell zu schließen, da keine kriminellen Beweise im Zusammenhang mit seinem Verschwinden gefunden wurden, das wahrscheinlich eine persönliche Entscheidung war.
Gedenkfeier zum Hundertjährigen
Das Jahr 2006 markierte Majoranas Hundertjahrfeier.
Eine internationale Konferenz über „Ettore Majoranas Vermächtnis und die Physik des XXI. Jahrhunderts" fand zur Erinnerung an den hundertsten Jahrestag von Majoranas Geburt in Catania, 5.–6. Oktober 2006, statt. Die Konferenzberichte mit Artikeln hochrangiger internationaler Wissenschaftler A. Bianconi, D. Brink, N. Cabibbo, R. Casalbuoni, G. Dragoni, S. Esposito, E. Fiorini, M. Inguscio, R. W. Jackiw, L. Maiani, R. Mantegna, E. Migneco, R. Petronzio, B. Preziosi, R. Pucci, E. Recami und Antonino Zichichi wurden von POS Proceedings of Science der SISSA veröffentlicht, herausgegeben von Andrea Rapisarda Vorsitzender, Paolo Castorina, Francesco Catara, Salvatore Lo Nigro, Emilio Migneco, Francesco Porto und Emanuele Rimini.
Ein Gedenkbuch seiner neun gesammelten Arbeiten mit Kommentaren und englischen Übersetzungen wurde 2006 von der Italienischen Physikalischen Gesellschaft veröffentlicht.
Auch zum Gedenken an das Hundertjahrjubiläum veröffentlichte die Zeitschrift Electronic Journal of Theoretical Physics EJTP eine Spezialausgabe von zwanzig Artikeln, die dem modernen Entwicklung von Majoranas Vermächtnis gewidmet ist. Die Electronic Journal of Theoretical Physics etablierte auch einen Preis zu seinem Andenken, um das Hundertjahrjubiläum zu markieren. Die Majorana-Medaille oder der Majorana-Preis ist ein jährlicher Preis für Forscher, die besondere Kreativität, kritischen Sinn und mathematische Strenge in der theoretischen Physik – im weitesten Sinne – gezeigt haben. Die Empfänger des Majorana-Preises 2006 waren Erasmo Recami Universität Bergamo und INFN und George Sudarshan Universität Texas; des Majorana-Preises 2007: Lee Smolin Perimeter Institute for Theoretical Physics, Kanada, Eliano Pessa Centro Interdipartimentale di Scienze Cognitive, Università di Pavia und Dipartimento di Psicologia, Università di Pavia Piazza Botta, Italien und Marcello Cini Dipartimento di Fisica, Università La Sapienza, Roma, Italien.
