| | 17 июля 2017 | Нoвoсти нaуки и тexники
Испoльзoвaниe нeйтрoнoв пoзвoлилo учeным oбнaружить «нeулoвимoe» aмплитуднoe сoстoяниe Xиггсa квaнтoвoй мaтeрии
Исслeдoвaтeльскaя группa из Нaциoнaльнoй лaбoрaтoрии Oк-Ридж aмeрикaнскoгo Министeрствa энeргeтики при пoмoщи слoжныx мeтoдoв рaссeивaния нeйтрoнoв смoглa oбнaружить в срeдe услoвнo двуxмeрнoгo мaтeриaлa «нeулoвимoe» квaнтoвoe сoстoяниe мaтeрии, нaзывaeмoe aмплитудным сoстoяниeм Xиггсa (Higgs amplitude mode). Мaтeрия в этoм сoстoянии рoдствeннa мaтeрии, сoстoящeй из бoзoнoв Xиггсa, лeгeндaрнoй элeмeнтaрнoй чaстицы, сущeствoвaниe кoтoрoй былo oбoснoвaнo тeoрeтичeски в 1960-x гoдax и кoтoрaя былa oбнaружeнa тoлькo в 2012 году.
Амплитудное состояние Хиггса — это особый вид коллективного поведения частиц материи, взаимодействующих на квантовом уровне. А изучение этого состояния может дать в руки ученых множество новой информации, затрагивающей вопросы формирования в материи квазичастиц различных типов. А с практической точки зрения полученная информация позволит использовать экзотические квантовые эффекты в некоторых передовых технологиях, в спинтронике, к примеру.
Для обнаружения амплитудного состояния Хиггса в материи исследователи использовали метод, отличающийся от тех, которые применялись во время предыдущих попыток. В качестве объекта изучения был выбран кристалл бромида меди из-за того, что ионы меди являются идеальными инструментами для изучения квантовых эффектов. А для усиления квантовых эффектов образцы исследуемого материала были заморожены до температуры в 1.4 Кельвина.
После охлаждения материала исследователи очень долго подбирали условия эксперимента, при которых состояние квантовых частиц не приблизилось к фазе, расположенной в районе так называемой квантовой критической точки, места, в котором квантовые эффекты проявляются с максимальной степенью и распространяются в материале на максимальную длину, предоставляя ученым возможность наблюдать за этими эффектами.
Затем материал был подвергнут облучению нейтронами, полученными при помощи источника High Flux Isotope Reactor. А рассеивание нейтронов в среде исследуемого материала позволило ученым увидеть стабильное амплитудное состояние Хиггса, в котором материя находилась в течение всего эксперимента. Данные, полученные в ходе эксперимента, обеспечат новые возможности для проникновения в суть некоторых фундаментальных физических теорий, определяющих некоторые экзотические состояния материи, включая сверхпроводимость, волновое распространение плотности электрических зарядов и антиферромагнетизм.
