Zatímco objev elementárních částic vyžaduje obrovskou sílu urychlování částic Bolshoi
Co je axiální Higgsův boson?
Axiální Higgsův boson je odlišný od obvykléhoHiggsův boson, který byl objeven detektory ATLAS a CMS na LHC před 10 lety, v roce 2012. Má magnetický moment, magnetickou sílu nebo orientaci, která vytváří magnetické pole. K jeho popisu tedy vyžaduje složitější teorii než jeho nemagnetický příbuzný.
Nehledě k tomu, že se uvažuje s oběma částicemipříbuzní, jejich povaha se od sebe liší. Zatímco Higgsův boson je zodpovědný za to, že dává ostatním částicím jejich hmotnost, jeho magnetický bratranec lze považovat za kandidáta na temnou hmotu. Připomeňme, že tvoří 85 % celkové hmotnosti Vesmíru, ale projevuje se pouze gravitací.
Jak se objevily různé bosony?
Ve standardním modelu fyziky částice pocházejí zrůzná pole, která prostupují vesmírem a některá z nich tvoří jeho základní síly. Například fotony zprostředkovávají elektromagnetismus a masivní částice známé jako W a Z bosony zprostředkovávají slabou jadernou sílu, která řídí jaderný rozpad na subatomární úrovni. Nicméně, když byl vesmír mladý, elektromagnetismus a slabá síla byly jedno a všechny tyto částice byly téměř totožné. Jak se ochlazovala, elektroslabá síla se rozdělila, což způsobilo, že bosony W a Z získaly hmotnost a chovaly se zcela odlišně od fotonů. Fyzici tento proces nazvali porušením symetrie. Ale jak přesně se tyto slabé přechodné částice staly tak těžkými?
Ukázalo se, že tyto částice interagovaly se samostatným polem známým jako Higgsovo pole. Poruchy v tomto poli daly vzniknout Higgsovu bosonu a daly váhu W a Z bosonům.
Higgsův boson se v přírodě tvoří kdykolikdyž je tato symetrie narušena. "Obvykle je však porušena pouze jedna symetrie najednou, a tak je Higgsův boson jednoduše popsán svou energií," řekl Birch.
Teorie axiálního Higgsova bosonu je složitější.V případě axiálního Higgsova bosonu je několik symetrií porušeno, což vede k nové formě teorie a Higgsovu režimu – zvláštním fluktuacím v kvantovém poli podobném Higgsovu poli. K jeho popisu je zapotřebí mnoho parametrů, zejména energie a magnetická hybnost.
Jak byl nalezen nový boson?
Původní Higgsův boson s ním přímo nesouvisísvětlo, což znamená, že se objevilo v důsledku srážek s jinými částicemi. Axiální boson na druhé straně vznikl, když kvantové materiály při pokojové teplotě napodobovaly specifickou sadu vibrací nazývanou axiální Higgsův mód.Vědci pak použili rozptyl světla k pozorování částice.
Je pozoruhodné, že vědci objevili axiální bosonHiggs pomocí stolního optického experimentu, který se provádí na stole o velikosti cca 1x1 metr. Použili tritellurid vzácných zemin (RTe₃). Je to kvantový materiál s dvourozměrnou krystalovou strukturou. Elektrony v RTe₃ se samy organizují do vlny, ve které se hustota náboje periodicky zvyšuje nebo snižuje. Velikost těchto vln hustoty náboje, které se vyskytují nad pokojovou teplotou, lze modulovat v průběhu času a vytvořit axiální Higgsův režim.
Podle vědců vznikl axiální Higgsův boson,kdy byl v kvantové látce při pokojové teplotě simulován určitý soubor vln. K pozorování této částice pak vědci použili rozptyl světla.
Zpočátku fyzici jednoduše zkoumaliVlastnosti rozptylu světla tritelluridu vzácných zemin a axiálního Higgsova bosonu byly objeveny náhodou, říkají vědci v článku pro časopis Nature. Poté však objevili anomální změny, které naznačovaly existenci něčeho nového.
K čemu nový experiment povede?
Fyzici již předpověděli, že takový příbuznýHiggsův boson sice existuje, ale byl objeven poprvé. Výsledky experimentu ukazují, že jeho vzhled je v souladu s moderní fyzikou elementárních částic. V tomto případě může nová částice potenciálně vysvětlit existenci temné hmoty. To však vyžaduje novou teorii, která by byla v souladu se stávajícími experimenty s částicemi. Objev vědců z Boston College potenciálně změní vědu, kterou známe.
Přečtěte si více
Kvantový simulátor ukázal rozdělení elektronu na části v jednorozměrném prostoru
Fyzici vytvořili atomový laser, který může fungovat navždy
Dvě planety nalezené nedaleko Země, které jsou velmi podobné té naší