Изследователи откриха нов вид роднина на Хигс на най-невероятните места

(Адриен Бреснахан/Момент/Гети изображения)

Понякога откриването на нова физика изисква безумни нива на енергия. Големи машини. Елегантно оборудване. Безброй часове пресяване през купища данни.

И тогава понякога правилната комбинация от материали може да отвори врата към невидими сфери в пространство, малко по-голямо от плота.

Вземете този нов вид роднина на Хигс бозон , например. Намерено е да се крие в парче от слоести телурови кристали при стайна температура. За разлика от известния си братовчед, не бяха нужни години разбиване на частици, за да се забележи. Просто умно използване на някои лазери и трик за разплитане на квантовите свойства на техния фотон.

„Не всеки ден откриваш нова частица на масата си,“ казва Кенет Бърч, физик от Бостънския колеж и водещ съавтор на изследването, обявяващо откритието на частицата.

Бърч и колегите му забелязаха това, което е известно като аксиален режим на Хигс, квантово мърдане, което технически се квалифицира като нов вид частица.

Подобно на толкова много открития в квантовата физика, наблюдението на теоретично квантово поведение в действие ни приближава до разкриването на потенциални пукнатини в Стандартен модел и дори ни помага да усъвършенстваме решаването на някои от оставащите големи мистерии.

„Откриването на аксиалния Хигс беше предсказано във физиката на частиците с висока енергия, за да се обясни тъмна материя ,' казва Бърч.

„Никога обаче не е наблюдавано. Появата му в система от кондензирана материя беше напълно изненадваща и предвещава откриването на ново състояние на нарушена симетрия, което не е било предвидено.'

Изминаха 10 години от Хигс бозонът беше официално идентифициран насред касапницата от сблъсъци на частици от изследователите на CERN. Това не само сложи край на търсенето на частица, но и затвори окончателно последната кутия в Стандартния модел – зоологическата градина от фундаментални частици, съставляващи природното допълнение от тухли и хоросан.

С Хигс поле Откритието на, най-накрая бихме могли да потвърдим нашето разбиране за това как компонентите на модела са натрупали маса, докато са в покой. Това беше огромна победа за физиката, която все още използваме, за да разберем вътрешната механика на материята.

Въпреки че всяка отделна частица на Хигс съществува едва за част от секундата, тя е частица в истинския смисъл на думата, премигваща за кратко в реалността като дискретно възбуждане в квантово поле.

Има обаче други обстоятелства, при които частиците могат да придадат маса. Прекъсването в колективното поведение на вълна от електрони, наречено вълна на плътност на заряда, например, би свършило работа.

Тази версия на „чудовището на Франкенщайн“ на Хигс, наречена a Режим Хигс , може също да се появи с черти, които не се виждат при неговия по-малко мозаичен братовчед, като крайна степен на ъглов момент (или въртене).

Спин-1 или аксиален режим на Хигс не само върши подобна работа на Хигс бозон при много специфични обстоятелства, то (и квазичастици като него) може да предостави интересни основания за изучаване на сенчестата маса на тъмната материя.

Като квазичастица , аксиалният режим на Хигс може да се види само излизащ от колективното поведение на тълпата. Забелязването му изисква познаване на подписа му сред потока от квантови вълни и след това да имате начин да го отсеете от хаоса.

Чрез изпращане на съвършено кохерентни лъчи светлина от два лазера през такъв материал и след това следене за издайнически модели в тяхното подравняване, Бърч и неговият екип разкриха ехото на аксиален режим на Хигс в слоеве от редкоземен трителурид.

„За разлика от екстремните условия, които обикновено се изискват за наблюдение на нови частици, това беше направено при стайна температура в настолен експеримент, където постигаме квантов контрол на режима само чрез промяна на поляризацията на светлината,“ казва Бърч.

Възможно е да има много други подобни частици, излизащи от плетеницата от части на тялото, съставляващи екзотични квантови материали. Наличието на средство за лесно хващане на сянката им в светлината на лазер може да разкрие цяла литания от нова физика.

Това изследване е публикувано в Природата .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.