世界上有几类科学家;第二或第三流的科学家尽力但永远成就有限。然后是第一流的科学家,他们做出重要发现,对科学进步至关重要。但还有天才,像Galilei和Newton。Majorana就是其中之一。Ettore Majorana是一位意大利理论物理学家,从事中微子质量研究。1938年3月25日,他在乘船从Palermo前往Naples时在神秘情况下失踪。Majorana方程和Majorana费米子以他的名字命名。2006年,为纪念他建立了Majorana奖。
生活与工作
数学天才
Majorana出生在Sicily的Catania。数学天赋超人,他很年轻时就加入了Enrico Fermi在Rome的团队,成为"Via Panisperna男孩"之一,他们因实验室的街道地址而得名。
Majorana的叔叔Quirino Majorana也是一位物理学家。
他于1923年开始在大学学习工程学,但在Emilio Segrè的劝促下,于1928年改学物理。:69–72 Majorana的第一篇论文涉及原子光谱学的问题。
第一批已发表的学术论文
Majorana的第一篇论文发表于1928年,写于他还是本科生时,与Rome物理研究所的初级教授Giovanni Gentile, Jr.合著。这项工作是将Fermi的原子结构统计模型(现在称为Thomas–Fermi模型,因为Llewellyn Thomas同时期的描述)首次定量应用于原子光谱学。
在这篇论文中,Majorana和Gentile在该模型框架内进行了从第一原理出发的计算,很好地解释了钆和铀的实验观察到的核心电子能量,以及在光学光谱中观察到的铯线的精细结构分裂。1931年,Majorana发表了第一篇关于原子光谱中自电离现象的论文,被他称为"自发电离";同年,Princeton大学的Allen Shenstone独立发表了一篇论文,将该现象称为"自电离",这一名称首先由Pierre Auger使用。这个名称从此成为惯例,不带连字符。
Majorana于1929年在Rome La Sapienza大学获得物理学Laurea学位。

1932年,他发表了一篇关于时变磁场中对齐原子行为的原子光谱学论文。这个问题也被I.I. Rabi和其他人研究过,导致了原子物理学的一个重要分支——射频光谱学。同年,Majorana发表了关于具有任意本征动量粒子相对论理论的论文,其中他发展并应用了Lorentz群的无限维表示,并为基本粒子的质量谱提供了理论基础。像Majorana大多数用意大利语写的论文一样,它在几十年内相对鲜为人知。
1932年,Irène Joliot-Curie和Frédéric Joliot的实验显示了一种未知粒子的存在,他们建议这是伽马射线。Majorana是第一个正确解释该实验需要一种新粒子的人,该粒子具有中性电荷和约等于质子的质量;这个粒子就是中子。Fermi告诉他写篇文章,但Majorana没有理会。James Chadwick后来在该年通过实验证明了中子的存在,并因此发现获得了Nobel奖。
Majorana以不寻求发现的荣誉而著称,认为他的工作很平凡。他一生只写了九篇论文。
与Heisenberg的合作、疾病、隔离
"在Fermi的敦促下,Majorana在1933年初离开意大利,获得了国家研究委员会的资助。在German的Leipzig,他遇见了Werner Heisenberg。在他随后写给Heisenberg的信件中,Majorana透露他在他身上发现了不仅是科学同事,还有温暖的个人朋友。":71 当Majorana抵达German时,纳粹已经掌权。他致力于1933年用German出版的核理论研究,该理论在交换力的处理上代表了Heisenberg核理论的进一步发展。
Majorana还前往Copenhagen,在那里与Nobel奖得主Niels Bohr合作,他是Heisenberg的朋友和导师。
"1933年秋,Majorana因身体不佳返回Rome,他在German期间患上了急性胃炎,并似乎患上了神经衰弱。被施加严格的饮食,他变得孤僻,与家人的往来也变得严厉。对于与他有着温暖关系的母亲,他从German写信说他不会陪同她去参加他们常规的夏季海滨假期。他在研究所出现的频率越来越低,很快就几乎没有离开过家;这位有前景的年轻物理学家成了隐士。近四年来,他与朋友隔绝,停止了发表论文。":71
最后的工作
在这些年间,Majorana发表的文章很少,但他写了许多关于地球物理学、电气工程、数学和相对论的小型论文。这些未发表的论文保存在Pisa的Domus Galileiana,最近由Erasmo Recami和Salvatore Esposito编辑。
他在1937年成为Naples大学理论物理学的全职教授,无需因他在"理论物理领域达到的高度声望和非凡专业知识"参加考试,不受竞争规则的影响。
Majorana最后发表的论文于1937年用Italian发表,是对电子和正电子对称理论的阐述。
1937年,Majorana预测在称为费米子的粒子类别中,应该存在作为自身反粒子的粒子。这就是所谓的Majorana费米子。
Majorana方程的求解产生了作为自身反粒子的粒子,现在被称为Majorana费米子。2012年4月,Majorana预测的一些内容可能已在混合半导体-超导体线装置的实验中得到确认。这些实验可能会导致对量子力学的更好理解,并可能帮助构建量子计算机。也有推测认为宇宙中至少一些"缺失质量"(只能通过其引力影响的推断才能检测到)可能由Majorana粒子组成。
关于中微子质量的工作
Majorana进行了关于中微子质量的先见性理论工作,这是目前活跃的研究主题。
在海上失踪及其他解释
Majorana在1938年3月25日从Palermo到Naples的船队中在不明情况下失踪。尽管进行了多次调查,未找到他的遗体,其命运至今不确定。他显然在前往Palermo的旅行前从银行账户中提取了所有资金。他可能希望前往Palermo拜访他的朋友Emilio Segrè,该大学的教授,但当时Segrè在California。失踪当天,Majorana向Naples物理研究所主任Antonio Carrelli发送了以下便条:
亲爱的Carrelli,
我做了一个已经变得不可避免的决定。其中没有一点自私,但我意识到我突然消失会给你和学生们带来什么麻烦。为此,我也请你原谅,尤其是因为我背叛了你在过去几个月给我的信任、真挚的友谊和同情。
我请你代我向所有我在你的研究所认识并欣赏的人问好,特别是Sciuti:至少直到今晚11点,我会保留对他们所有人的美好回忆,也许之后也会。
— E. Majorana
随后迅速发出了一份电报取消了他之前的计划。他显然购买了从Palermo到Naples的车票,从此再也没有被看见过。
针对他的失踪提出了几种可能的解释,包括:
扩展的总结和调查
意大利作家Leonardo Sciascia总结了这些调查的一些结果和这些假设,然而,Sciascia的一些结论被Majorana的一些前同事(包括E. Amaldi和E. Segrè)驳斥。
Recami批判性地审视了关于Majorana失踪的各种假设,以及关于Majorana失踪的各种相互竞争的解释,包括Sciascia提出的解释,并为Majorana前往Argentina的建议提供了有力证据。
意大利哲学家Giorgio Agamben最近也出版了一本审视Majorana失踪案例的书。
Rome检察官办公室重启案件并以推定移居委内瑞拉而结案
2011年3月,意大利媒体报道Rome检察官办公室宣布对一位证人关于在二战后多年在Buenos Aires与Majorana相遇的陈述进行调查。2011年6月7日,意大利媒体报道Carabinieri的RIS分析了1955年在Argentina拍摄的一个男子照片,发现与Majorana脸部有十个相似之处。
2015年2月4日,Rome检察官办公室发布声明宣称Majorana在1955年至1959年间活着,住在Venezuela的Valencia。这些最后的发现基于新证据,使该办公室宣布案件正式结案,未发现与他的失踪有关的刑事证据,这可能是他个人的选择。
百年纪念活动
2006年标志了Majorana的百年纪念。
为纪念Majorana在Catania出生的百年纪念,于2006年10月5日至6日召开了关于"Ettore Majorana的遗产与21世纪物理学"的国际会议。会议论文集包含了高度排名的国际科学家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和Antonino Zichichi的文章,已由SISSA的POS Proceedings of Science出版,由主席Andrea Rapisarda、Paolo Castorina、Francesco Catara、Salvatore Lo Nigro、Emilio Migneco、Francesco Porto和Emanuele Rimini编辑。
2006年,意大利物理学会出版了他九篇论文的纪念性汇编,包含评论和英文翻译。
同时为纪念百年纪念,期刊Electronic Journal of Theoretical Physics(EJTP)发布了一期由二十篇文章组成的特刊,专门讨论Majorana遗产的现代发展。《理论物理电子期刊》还在纪念他的百年纪念时建立了一个以他的名义命名的奖项。Majorana奖章或Majorana奖是对在理论物理学(其广义范畴内)中表现出特殊创意、批判精神和数学严谨性的研究人员的年度奖项。2006年Majorana奖的获得者是Bergamo大学和INFN的Erasmo Recami以及Texas大学的George Sudarshan;2007年Majorana奖的获得者是Perimeter Institute for Theoretical Physics、Canada的Lee Smolin、Pavia大学Cognitive Sciences跨部门中心和Pavia大学心理学系、Italy的Eliano Pessa以及Rome La Sapienza大学物理系、Italy Piazza Botta的Marcello Cini。



