Forscher haben an den schwierigsten Stellen eine neue Art von Higgs-Verwandten entdeckt

Die Entdeckung neuer Physik erfordert manchmal wahnsinnige Energie. Tolle Maschinen. Luxuriöse Ausstattung. Unzählige Stunden des Durchsuchens von Datenpaketen.

Und manchmal kann die richtige Materialkombination ein Portal in unsichtbare Welten auf einer Fläche öffnen, die nur wenig größer als eine Tischplatte ist.

Nehmen Sie diese neue Art von relativ zu Higgs-Boson, zum Beispiel. Es wurde bei Raumtemperatur von einem Stück geschichteter Tellurkristalle ruhend gefunden. Im Gegensatz zu seinem berühmten Cousin hat es auch nicht Jahre gedauert, Moleküle zu zertrümmern, um es zu entdecken. Nur ein geschickter Einsatz einiger Laser und ein Trick, um die Quanteneigenschaften des Photons zu entfernen.

„Man findet nicht jeden Tag ein neues Teilchen auf einer Tischplatte“, sagen Kenneth Birch, Physiker am Boston College und Co-Hauptautor der Studie, die die Entdeckung des Teilchens ankündigt.

Borsch und Kollegen beobachten den sogenannten axialen Higgs-Modus, eine Quantenschwingung, die technisch als eine neue Art von Teilchen angesehen werden kann.

Wie viele Entdeckungen in der Quantenphysik bringt uns die Beobachtung des theoretischen Quantenverhaltens in Aktion der Entdeckung potenzieller Risse näher Standardform Es hilft uns sogar, uns auf die Lösung einiger der großen verbleibenden Rätsel zu konzentrieren.

„Der axiale Higgs-Nachweis wurde in der Hochenergie-Teilchenphysik zur Erklärung vorhergesagt Dunkle Materie“ sagen Porsche.

„Es wurde jedoch nie bemerkt. Sein Erscheinen in einem System aus kondensierter Materie war ziemlich überraschend und kündigte die Entdeckung eines neuen, gebrochenen, unvorhergesehenen Symmetriezustands an.“

Es ist 10 Jahre her Das Higgs-Boson ist offiziell bestimmt Inmitten des Teilchenkollisionsmassakers von CERN-Forschern. Dies beendete nicht nur die Suche nach dem Teilchen, sondern versiegelte auch die letzte Kiste im Standardmodell – den Garten der elementaren Teilchen, die die Ergänzung der Natur aus Ziegeln und Mörtel bilden.

mit dem Higgs-FeldWir fanden schließlich eine Bestätigung unseres Verständnisses darüber, wie Komponenten des Modells während der Ruhe an Masse gewinnen. Es war ein großer Gewinn für die Physik, die wir immer noch nutzen, um die inneren Mechanismen der Materie zu verstehen.

Während ein Higgs-Teilchen kaum Sekundenbruchteile existiert, ist es im wahrsten Sinne des Wortes ein Teilchen und blitzt tatsächlich kurz als diskrete Anregung in einem Quantenfeld auf.

Es gibt jedoch andere Umstände, unter denen Teilchen Masse ergeben können. Eine Unterbrechung im kollektiven Verhalten eines Elektronenflusses, die sogenannte Ladungsdichtewelle, würde beispielsweise ausreichen.

Die „Frankenstein’s Monster“-Version des Higgs, genannt A Higgs-Moduskann es auch Merkmale aufweisen, die bei seinem weniger lückenhaften Cousin nicht zu sehen sind, wie z. B. ein begrenztes Maß an Drehimpuls (oder Spin).

Nicht nur, dass Higgs Progressive 1 oder der Pivot-Modus die gleiche Funktion wie Higgs erfüllen Boson Unter ganz bestimmten Bedingungen ist es (und Quasiteilchen Like it) könnte interessante Gründe für die Untersuchung der mysteriösen Masse dunkler Materie liefern.

Als Quasi-Partikel kann die Higgs-Pivot-Position nur als aus dem kollektiven Verhalten des Publikums hervorgegangen angesehen werden. Um es zu finden, muss man seine Signatur in einer Welle von Quantenwellen kennen und dann einen Weg finden, es aus dem Chaos herauszuholen.

Indem sie perfekt kohärente Lichtstrahlen von zwei Arten von Lasern durch diese Materialien schickten und dann verräterische Muster in ihrer Ausrichtung beobachteten, entdeckten Borsch und sein Team das Echo des axialen Higgs-Modus in Schichten von Seltenerd-Tritelorid.

„Im Gegensatz zu den extremen Bedingungen, die normalerweise erforderlich sind, um neue Teilchen zu beobachten, wurde dies bei Raumtemperatur in einem Tischexperiment durchgeführt, bei dem wir eine quantitative Modensteuerung erreichen, indem wir einfach die Polarisation des Lichts ändern“, sagen Porsche.

Es könnte viele dieser anderen Teilchen geben, die aus der Verschränkung von Körperteilen entstehen und exotische Quantenmaterialien bilden. Eine Möglichkeit, seinen Schatten im Laserlicht leicht zu sehen, könnte eine ganze Reihe neuer Physik enthüllen.

Diese Studie wurde veröffentlicht in Natur temperieren.