SG.hu·
Higgs-mezőt találtak a szupravezetőkben
Először sikerült megfigyelni a Higgs-bozon eddig csak elméleti síkon mozgó rokonát, ami a részecske utáni évtizedeken át tartó hajszát is inspirálta. A felfedezés a modern fizika egyik legizgalmasabb korszakát foglalja keretbe.
A bozont létrehozó Higgs-mező egy olyan tér, ami meghatározza a benne haladó részecskék tömegét azáltal, hogy átmenetileg eltorzul a részecske környékén a tér vákuumában. David J. Miller brit fizikus viszonylag egyszerűen szemléltette ezt a mechanizmust: Képzeljük el, hogy politikusok koktélpartit tartanak. Egy helyiséget egyenletes elosztásban töltenek ki az emberek és mindenki a szomszédjával beszélget. Egyszer csak az ex-miniszterelnöknő (Margaret Thatcher) belép és keresztülmegy a termen. Akik mellett elhalad, azok késztetést éreznek, hogy köré gyűljenek, de ahogy továbbhalad a miniszterelnöknő, úgy mindenki visszatér korábbi beszélgető partneréhez.
Először az 1960-as években merült fel a mező létezésének lehetősége, a bozon végül 2012-ben megjelent a CERN Nagy Hadronütköztetőjében (LHC), a 2013-ban Nobel-díjjal jutalmazott elmélet azonban valójában a fotonok szupravezetőkben való viselkedéséből ered. A szupravezető fémek nagyon alacsony hőmérsékleten lehetővé teszik az elektronok ellenállás nélküli mozgását. Nulla Kelvin fok közelében vibrációk alakulnak ki a szupravezető anyagban, lelassítva a rajtuk áthaladó fotonpárokat, vagyis a fény úgy viselkedik, mintha tömeggel rendelkezne. Ez a hatás szoros kapcsolatban áll a Higgs elmélettel, magyarázta Raymond Volkas, az ausztráliai Melbourne Egyetem tudósa.
Az új felfedezés mögött álló csapat vezetője, Simano Rio, a Tokiói Egyetem kutatója szerint a vibrációk a Higgs részecskék matematikai megfelelői. A szupravezető változat megmagyarázza a fény virtuális tömegét a szupravezetőben, míg a részecskefizika Higgs-mezője megmagyarázza a W- és Z-bozonok tömegét a vákuumban.
A fizikusok azt várták, hogy minden szupravezetőben fellép a Higgs-hez hasonló hatás, mert ez határozza meg fő tulajdonságukat, a nulla elektromos ellenállást, ezzel szemben csak akkor vált láthatóvá, amikor egy más jellegű vibrációnak tették ki az anyagot. Annak érdekében, hogy a szupravezetők normál állapotában is megtalálják, Simano és munkatársai egy nagyon rövid fényimpulzussal rázták fel a szupravezetőt. Ez a művelet hasonló ahhoz, ahogy a valódi Higgs-bozon a nagy energiájú részecskék ütközésével létrejön. Először tavaly sikerült megalkotniuk a szupravezető Higgs-t, melynek tulajdonságaiból kiderült, hogy matematikai értelemben szinte teljesen azonos a viselkedése a részecskefizikai Higgs-szel.
A két rendszer közötti hasonlóságok felfedezése hasznos lehet a Higgs-bozon tanulmányozásában. "Több olyan 'vákuum' típus hozható létre kondenzált anyagrendszerekben, melyek nem valósíthatók meg a részecskefizikai kísérletekben" - mondta Simano. "Ezáltal olyan asztali kísérleteket valósíthatunk meg, melyek új fizikát tárhatnak elénk, és remélhetőleg hasznos visszacsatolásokat adnak majd a részecskefizika számára"
A bozont létrehozó Higgs-mező egy olyan tér, ami meghatározza a benne haladó részecskék tömegét azáltal, hogy átmenetileg eltorzul a részecske környékén a tér vákuumában. David J. Miller brit fizikus viszonylag egyszerűen szemléltette ezt a mechanizmust: Képzeljük el, hogy politikusok koktélpartit tartanak. Egy helyiséget egyenletes elosztásban töltenek ki az emberek és mindenki a szomszédjával beszélget. Egyszer csak az ex-miniszterelnöknő (Margaret Thatcher) belép és keresztülmegy a termen. Akik mellett elhalad, azok késztetést éreznek, hogy köré gyűljenek, de ahogy továbbhalad a miniszterelnöknő, úgy mindenki visszatér korábbi beszélgető partneréhez.
Először az 1960-as években merült fel a mező létezésének lehetősége, a bozon végül 2012-ben megjelent a CERN Nagy Hadronütköztetőjében (LHC), a 2013-ban Nobel-díjjal jutalmazott elmélet azonban valójában a fotonok szupravezetőkben való viselkedéséből ered. A szupravezető fémek nagyon alacsony hőmérsékleten lehetővé teszik az elektronok ellenállás nélküli mozgását. Nulla Kelvin fok közelében vibrációk alakulnak ki a szupravezető anyagban, lelassítva a rajtuk áthaladó fotonpárokat, vagyis a fény úgy viselkedik, mintha tömeggel rendelkezne. Ez a hatás szoros kapcsolatban áll a Higgs elmélettel, magyarázta Raymond Volkas, az ausztráliai Melbourne Egyetem tudósa.
Az új felfedezés mögött álló csapat vezetője, Simano Rio, a Tokiói Egyetem kutatója szerint a vibrációk a Higgs részecskék matematikai megfelelői. A szupravezető változat megmagyarázza a fény virtuális tömegét a szupravezetőben, míg a részecskefizika Higgs-mezője megmagyarázza a W- és Z-bozonok tömegét a vákuumban.
A fizikusok azt várták, hogy minden szupravezetőben fellép a Higgs-hez hasonló hatás, mert ez határozza meg fő tulajdonságukat, a nulla elektromos ellenállást, ezzel szemben csak akkor vált láthatóvá, amikor egy más jellegű vibrációnak tették ki az anyagot. Annak érdekében, hogy a szupravezetők normál állapotában is megtalálják, Simano és munkatársai egy nagyon rövid fényimpulzussal rázták fel a szupravezetőt. Ez a művelet hasonló ahhoz, ahogy a valódi Higgs-bozon a nagy energiájú részecskék ütközésével létrejön. Először tavaly sikerült megalkotniuk a szupravezető Higgs-t, melynek tulajdonságaiból kiderült, hogy matematikai értelemben szinte teljesen azonos a viselkedése a részecskefizikai Higgs-szel.
A két rendszer közötti hasonlóságok felfedezése hasznos lehet a Higgs-bozon tanulmányozásában. "Több olyan 'vákuum' típus hozható létre kondenzált anyagrendszerekben, melyek nem valósíthatók meg a részecskefizikai kísérletekben" - mondta Simano. "Ezáltal olyan asztali kísérleteket valósíthatunk meg, melyek új fizikát tárhatnak elénk, és remélhetőleg hasznos visszacsatolásokat adnak majd a részecskefizika számára"