Osiowy tryb Higgsa potwierdzony eksperymentalnie

Osiowy tryb Higgsa odkryty. Krewniak „boskiej cząstki” potwierdzony eksperymentalnie

Międzynarodowy zespół fizyków odkrył nową cząstkę elementarną, a dokładniej mówiąc tzw. niewykrywalne wzbudzenie kwantowe. Osiowy tryb Higgsa to magnetyczny krewny bozonu Higgsa.

Bozon Higgsa został odkryty dekadę temu, a od tego czasu co chwilę o cząstce tej dowiadujemy się czegoś nowego. Ale wciąż jeszcze wszystkiego nie wiemy. Osiowy tryb Higgsa ma moment magnetyczny, a to wymaga użycia bardziej złożonych teorii. Opisano je w Nature.

Teorie, które przewidywały istnienie takiego trybu, były przywoływane w celu wyjaśnienia ciemnej materii, prawie niewykrywalnej materii, która stanowi większą część Wszechświata, ale ujawnia się tylko dzięki grawitacji.prof. Kenneth Burch z Boston College, główny autor badań

Czytaj też: Bozon Higgsa odkrywa kolejne tajemnice

Aby odkryć osiowy tryb Higgsa, fizycy musieli skupić się na RTe3, czyli tritellurku metali ziem rzadkoch, dobrze znanym materiale kwantowym. Dysponuje on właściwościami, które są zgodne teorią osiowego trybu Higgsa. Fizykom udało się pokonać wszystkie trudności dzięki unikalnemu wykorzystaniu rozpraszania światła i doborowi odpowiedniego symulatora kwantowego. Zespół prof. Burcha skupił się na związku, o którym od dawna wiadomo, że ma „falę gęstości ładunku”, czyli stan, w którym elektrony samoorganizują się z gęstością, która jest okresowa w przestrzeni.

Podstawowa teoria tej fali naśladuje elementy modelu standardowego fizyki cząstek elementarnych. W tym przypadku fala gęstości ładunku jest dość szczególna, pojawia się znacznie powyżej temperatury pokojowej i obejmuje modulację zarówno gęstości ładunku, jak i orbit atomowych. Dzięki temu bozon Higgsa związany z tą falą gęstości ładunku może mieć dodatkowe składniki, a mianowicie może być osiowy, co oznacza, że zawiera moment pędu.prof. Kenneth Burch

Istnienie osiowego trybu Higgsa było przez fizyków wykorzystywane jako wyjaśnienie ciemnej materii, ale nigdy nie udało się go zaobserwować. Dość proste techniki eksperymentalne zastosowane przez zespół mogą być zastosowane do badań w innych eksperymentach fizyki.

Wiele z tych eksperymentów zostało wykonanych przez studenta w moim laboratorium. Podejście to może być w prosty sposób zastosowane do badania kwantowych właściwości wielu zjawisk zbiorowych, w tym trybów w nadprzewodnikach, magnesach, ferroelektrykach i falach gęstości ładunku. Co więcej, przenosimy badanie interferencji kwantowej w materiałach o fazach skorelowanych i/lub topologicznych do temperatury pokojowej, pokonując trudności związane z ekstremalnymi warunkami eksperymentalnymi.prof. Kenneth Burch