Výskumníci objavili nový druh Higgsovho príbuzného na najnepravdepodobnejších miestach

(Adrienne Bresnahan/Moment/Getty Images)

Niekedy si objav novej fyziky vyžaduje šialené množstvo energie. Veľké stroje. Efektné vybavenie. Nespočetné hodiny preberania množstva údajov.

A potom niekedy môže správna kombinácia materiálov otvoriť dvere do neviditeľných ríš v priestore o niečo väčšom ako stolová doska.

Vezmite tento nový druh relatívneho k Higgsov bozón , napríklad. Bolo nájdené, že sa skrýva v kuse vrstvených kryštálov telúru pri izbovej teplote. Na rozdiel od jeho slávneho bratranca netrvalo ani roky rozbíjania častíc, aby ho zbadali. Len šikovné využitie niektorých laserov a trik na odhalenie kvantových vlastností ich fotónu.



'Nie každý deň nájdete novú časticu, ktorá sedí na doske vášho stola,' hovorí Kenneth Burch, fyzik z Boston College a hlavný spoluautor štúdie oznamujúcej objav častice.

Burch a jeho kolegovia zachytili to, čo je známe ako axiálny Higgsov režim, kvantové chvenie, ktoré sa technicky kvalifikuje ako nový druh častice.

Rovnako ako mnohé objavy v kvantovej fyzike, pozorovanie teoretického kvantového správania v akcii nás približuje k odhaleniu potenciálnych trhlín v Štandardný model a dokonca nám pomáha zdokonaliť sa v riešení niektorých zostávajúcich veľkých záhad.

'Detekcia axiálneho Higgsa bola predpovedaná vo fyzike vysokoenergetických častíc na vysvetlenie.' temná hmota ,' hovorí Burch.

„Nikdy to však nebolo pozorované. Jeho objavenie sa v systéme kondenzovanej hmoty bolo úplne prekvapujúce a ohlasuje objav nového stavu narušenej symetrie, ktorý nebol predpovedaný.“

Uplynulo 10 rokov od Higgsov bozón bol formálne identifikovaný uprostred krviprelievania kolízií častíc výskumníkov CERNu. Toto nielenže ukončilo hon na časticu, ale voľne uzavrelo finálnu schránku v Štandardnom modeli – zoologickú záhradu základných častíc tvoriacich prírodný doplnok tehál a malty.

S Higgsovo pole 's objavom, mohli by sme konečne potvrdiť naše chápanie toho, ako komponenty modelu získali hmotnosť v pokoji. Bola to obrovská výhra pre fyziku, ktorú stále používame na pochopenie vnútornej mechaniky hmoty.

Zatiaľ čo každá jednotlivá Higgsova častica existuje sotva zlomok sekundy, je to častica v pravom zmysle slova, ktorá sa nakrátko mihne do reality ako diskrétna excitácia v kvantovom poli.

Existujú však aj iné okolnosti, za ktorých môžu častice udeliť hmotu. Napríklad prerušenie kolektívneho správania návalu elektrónov nazývaného vlna hustoty náboja by urobilo trik.

Táto Higgsova verzia „Frankensteinovho monštra“, nazývaná a Higgsov režim , sa môže objaviť aj so znakmi, ktoré nie sú viditeľné u jeho menej prepleteného príbuzného, ​​ako je napríklad konečný stupeň uhlovej hybnosti (alebo rotácie).

Spinning-1 alebo axiálny Higgs režim nielenže robí podobnú prácu ako Higgs bozón za veľmi špecifických okolností to (a kvázičastice páčiť) by mohli poskytnúť zaujímavé dôvody na štúdium tieňovej hmoty tmavej hmoty.

Ako kvázičastica , axiálny Higgsov režim je možné vidieť len z kolektívneho správania davu. Na jeho zistenie je potrebné poznať jeho podpis v záplave kvantových vĺn a potom mať spôsob, ako ho pretriediť z chaosu.

Vyslaním dokonale koherentných lúčov svetla z dvoch laserov cez takýto materiál a následným sledovaním výrečných vzorov v ich zarovnaní Burch a jeho tím odhalili ozvenu axiálneho Higgsovho módu vo vrstvách tritelluridu vzácnych zemín.

'Na rozdiel od extrémnych podmienok, ktoré sú zvyčajne potrebné na pozorovanie nových častíc, sa to robilo pri izbovej teplote v experimente na stole, kde sme dosiahli kvantovú kontrolu režimu jednoduchou zmenou polarizácie svetla.' hovorí Burch.

Je možné, že zo spleti častí tela, ktoré tvoria exotické kvantové materiály, sa môže objaviť množstvo ďalších takýchto častíc. Mať prostriedok na ľahké zachytenie ich tieňa vo svetle lasera by mohlo odhaliť celú litániu novej fyziky.

Tento výskum bol publikovaný v r Príroda .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.