Свръхпроводниците са близки роднини на Хигс бозона
Последно: 14 септември 2014 г. в 21:43
На темата за Хигс бозона са посветени достатъчно материали.
„Ловът“ за тази частица, чието съществуване е било обосновано теоретично през 60-те години, продължи няколко десетилетия.
През 2012 година Хигс бозонът беше „хванат за ръчичка“ в недрата на Големия адронен колайдер, най-мощния днес ускорител на частици на ЦЕРН близо до Женева.
По-късно, през 2013 година, учените Питър Хигс и Франсоа Енгъл, имащи непосредствено отношение към откриването на Хигс бозона, станаха лауреати на Нобелова награда за физика.
Полето на Хигс, което споделя название с едноименния бозон, осигурява наличието на масата на другите частици и ограничава максималната скорост на преместването им във вакуум.
Но подобно нещо може да се наблюдава не само във вакуум. Фотоните, разпространяващи се в свръхпроводници, метали, охладени до свръхниски температури и притежаващи нулево съпротивление, също демонстрират ефект на придобиването на маса.
При температури, близки до абсолютната нула, кристалната решетка на свръхпроводника извършва колебания с определена честота. Тези колебания забавят двойките фотони, разпространяващи се по обема на този материал, като по този начин се създава впечатлението, че масата на фотоните се увеличава.
„Този ефект е много близко свързан с идеите на Питър Хигс и всичко това, свръхпроводниците и Хигс бозоните, може да се подведе под единно математическо обоснование“, разказва Реймънд Волкас от университета на Мелбърн, Австралия.
„Колебанията на кристалната решетка на свръхпроводниците математически са еквивалентни на Хигс бозона“, разказва Рио Шимано от Токийския университет, оглавяващ научната група, направила откритието. – „Свръхпроводниковата версия“ обяснява масата на фотоните, разпространяващи се в свръхпроводника, а полето на Хигс от физиката на елементарните частици обяснява наличието на маса на W- и Z-бозоните във вакуум.“
Физиците отдавна предполагат наличието на ефект, подобен на полето на Хигс, проявяващо се в свръхпроводници, именно този ефект според тях участва в проявлението на свръхпроводимост – нулево електрическо съпротивление. Този ефект се проявявал в значителна степен, когато върху метала, намиращ се в свръхпроводимо състояние, се приложат вибрации с определени характеристики.
От този метод се възползвал и екипът на Рио Шамано, който въздействал на свръхпроводник с модулиран по специален начин светлинен лазер, което карало този материал да вибрира. Шимано твърди, че този метод е подобен на това как физиците получават Хигс бозони, сблъсквайки високоенергийни частици в недрата на ускорителя.
Явлението свръхпроводимост Хигс било пресъздадено от учените миналата година и до последно учените се занимавали с изучаването на неговите свойства, които от математическа гледна точка са идентични на свойствата на полето на Хигс.
Наличието на общи черти на две напълно разнородни системи може да бъде полезно за учените, изследващи реални Хигс бозони и други подобни частици.
„Сега имаме възможност да подготвим различни типове „свръхпроводими вакуумни среди“ и системи от кондензирана материя, които не могат да бъдат реализирани в експерименти с класическа физика на елементарните частици“, разказва Рио Шимано.
„Получихме възможност за провеждане директно на масата на някои експерименти, които преди можехме да проведем само с помощта на огромни, скъпоструващи и енергоемки научни инсталации.“
