Исследователи обнаружили новый вид родственника бозона Хиггса в самых неожиданных местах
Иногда открытие новой физики требует безумных затрат энергии. Большие машины. Шикарное оборудование. Бесчисленные часы просеивания кипы данных.
Иногда правильное сочетание материалов может открыть дверь в невидимые миры в пространстве размером немногим больше столешницы.
Возьмите это новое. например, относительно бозона Хиггса. Он был найден скрытым в куске слоистых кристаллов теллура комнатной температуры. В отличие от своего знаменитого кузена, чтобы обнаружить его, не потребовались годы разбивания частиц. Просто умелое использование некоторых лазеров и хитрость, позволяющая распутать квантовые свойства их фотонов.
«Не каждый день вы находите новую частицу на столе, — говорит Кеннет Берч, физик из Бостонского колледжа и ведущий соавтор исследования, объявившего об открытии частицы.
Бёрч и его коллеги заметили то, что известно как осевая мода Хиггса, квантовое колебание, которое технически квалифицируется как новый тип частицы.
Как и многие другие открытия в квантовой физике, наблюдение теоретического квантового поведения в действии приближает нас к обнаружению потенциальных трещин в Стандартной модели и даже помогает нам сосредоточиться на решении некоторых из оставшихся больших загадок.
«В физике частиц высоких энергий было предсказано обнаружение аксиального бозона Хиггса для объяснения темной материи», — говорит Берч.
«Однако его никогда не наблюдали. Его появление в системе конденсированного вещества было совершенно неожиданным и предвещало открытие нового состояния с нарушенной симметрией, которого раньше не было. было предсказано.»
Прошло 10 лет с тех пор, как бозон Хиггса был официально идентифицирован среди бойни столкновений частиц исследователями CERN. Это не только положило конец охоте за частицей, но и частично закрыло последнюю коробку Стандартной модели — зоопарк фундаментальных частиц, составляющих естественный набор кирпичей и известкового раствора.
С открытием поля Хиггса мы могли, наконец, подтвердите наше понимание того, как компоненты модели набирали массу в состоянии покоя. Это была огромная победа физики, которую мы до сих пор используем для понимания внутренней механики материи.
Хотя любая отдельная частица бозона Хиггса существует всего доли секунды, это частица в прямом смысле этого слова. слова, ненадолго мелькнувшего в реальности как дискретное возбуждение в квантовом поле.
Однако существуют и другие обстоятельства, при которых частицы могут наделять массой. Нарушение коллективного поведения выброса электронов, называемого, например, волной плотности заряда, могло бы помочь.
Эта версия Хиггса «чудовище Франкенштейна», называемая модой Хиггса, также может проявляться с черты, которых нет у его менее лоскутного родственника, такие как конечный градус углового момента (или спина).
Спин-1 или осевая мода Хиггса не только выполняет ту же работу, что и бозон Хиггса. при очень специфических обстоятельствах она (и подобные ей квазичастицы) может предоставить интересную основу для изучения теневой массы темной материи.
В качестве квазичастицы аксиальную моду Хиггса можно увидеть только в результате коллективного поведения толпа. Чтобы обнаружить его, нужно знать его сигнатуру среди потока квантовых волн, а затем иметь способ просеять его из этого хаоса.
Направляя идеально когерентные лучи света от двух лазеров через такой материал, а затем наблюдая за предательскими сигналами. В отличие от экстремальных условий, обычно требуемых для наблюдения новых частиц, это было сделано при комнатной температуре. в настольном эксперименте, где мы достигаем квантового управления модой, просто изменяя поляризацию света», — говорит Берч.
Возможно, может быть множество других подобных частиц, появляющихся из путаницы частей тела, создающих экзотических квантовых материалов. Имея возможность легко увидеть их тень в свете лазера, можно открыть целый список новой физики.
Это исследование было опубликовано в Nature.
>
