以前无法探测到的量子激发——被称为轴向希格斯模式——是定义质量的希格斯玻色子粒子的磁相关.

电子游戏软件物理学家领导的一个跨学科团队发现了一种新的粒子——或者以前无法探测到的量子激发——被称为轴向希格斯模式, 定义质量的希格斯玻色子粒子的磁相对关系, 这个团队 报告 在杂志的网络版上 自然.

十年前,人们寻找已久的希格斯玻色子的发现成为理解质量的核心. 不像它的母体, 轴向希格斯模式有一个磁矩, 这就需要一个更复杂的理论来解释它的性质, 电子游戏软件物理学教授肯尼斯·伯奇说, 他是“RTe3中量子路径干扰检测到的轴向希格斯模式”报告的主要合著者.”

预言这种模式存在的理论被用来解释“暗物质”,这种几乎看不见的物质构成了宇宙的大部分, 但只有通过重力才能显现出来, 伯奇说.

而希格斯玻色子是在大型粒子对撞机的实验中发现的, 团队专注于RTe3, 或者是稀土三碲化物, 一种经过充分电子游戏正规平台的量子材料,可以在室温下以“桌面”实验形式进行检测.

肯尼斯·伯奇

肯尼斯·伯奇

伯奇说:“你不是每天都能在桌面上发现一个新粒子的。.

伯奇说,RTe3具有类似产生轴向希格斯模式的理论的特性. 但总的来说,寻找希格斯粒子的核心挑战是它们与实验探测器的弱耦合, 比如光束, 他说. 类似的, 揭示粒子微妙的量子特性通常需要相当复杂的实验装置,包括巨大的磁铁和高功率激光器, 同时将样品冷却到极冷的温度.

该团队报告说,通过独特的光散射和正确选择量子模拟器,他们克服了这些挑战, 本质上是一种模拟电子游戏正规平台所需性能的材料. 具体地说, 电子游戏正规平台人员专注于一种长期以来被认为具有“电荷密度波”的化合物,即电子自组织的状态,其密度在空间中是周期性的, 伯奇说.

这种波的基本理论模拟了粒子物理学标准模型的组成部分, 他补充说. 然而, 在这种情况下, 电荷密度波很特殊, 它出现在远高于室温的地方,涉及电荷密度和原子轨道的调制. 这使得与电荷密度波相关的希格斯玻色子具有额外的分量, 也就是说它可以是轴向的, 也就是说它包含角动量.

以揭示这种模式的微妙本质, 伯奇解释说,该团队使用了光散射, 激光照射在材料上可以改变颜色和偏振. 颜色的变化是由在材料中产生希格斯玻色子的光引起的, 而偏振对粒子的对称分量很敏感.

除了, 通过正确选择入射和输出极化, 这种粒子可以用不同的成分来制造,比如一个没有磁性的成分, 或者一个向上的分量. 利用量子力学的一个基本方面, 他们用了一个构型的事实, 这些分量抵消了. 然而,对于不同的配置,他们添加.

”这样的, 我们能够揭示隐藏的磁性成分,并证明第一个轴向希格斯模式的发现,伯奇说.

“在高能粒子物理学中,对轴向希格斯粒子的探测是用来解释暗物质的,伯奇说. “然而,它从未被观察到. 它在凝聚态系统中的出现是完全令人惊讶的,预示着发现了一种以前没有预测到的新的破缺对称态. 不像观测新粒子通常需要的极端条件, 这是在室温下的桌面实验中完成的,我们通过改变光的偏振来实现模式的量子控制.”

伯奇说,电子游戏正规平台小组采用的看似简单易懂的实验技术可以应用于其他领域的电子游戏正规平台.

伯奇说:“许多这样的实验都是由我实验室的一名本科生进行的. “这种方法可以直接应用于许多集体现象的量子特性,包括超导体中的模式, 磁铁, 铁电体, 电荷密度波. 此外, 我们克服了极端实验条件的困难,将相关相或拓扑相材料的量子干涉电子游戏正规平台带入室温."

除了伯奇, 该报告的共同作者包括电子游戏软件的本科生格兰特·麦克纳马拉, 近期博士电子游戏正规平台生王一平, 以及博士后电子游戏正规平台员Mofazzel Hosen博士. 他获得了美国物理学会最佳磁学论文奖, 部分原因是她在这个项目上的工作, 伯奇说.

伯奇说,利用不列颠哥伦比亚省电子游戏正规平台人员广泛的专业知识是至关重要的, 哈佛大学, 普林斯顿大学, 马萨诸塞大学, 阿默斯特, 耶鲁大学, 华盛顿大学, 和中国科学院.

“这显示了跨学科努力在揭示和控制新现象方面的力量,伯奇说. “不是每天都能看到光学效果的, 化学, 物理理论, 材料科学, 和物理结合在一起."

艾德·海沃德|大学传播| 2022年6月