欧美精品免费线视频观看视频|欧美日韩国产精品久久一区|亚洲国产中文五月综合网|日日噜噜夜夜狠狠视频

研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的粒子，它是希格斯玻色子的一個(gè)磁性親戚。希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)需要大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）巨大的粒子加速能力，而這種從未見過的粒子 - 被稱為軸向希格斯玻色子是通過一個(gè)可以放在臺(tái)面上的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的。

希格斯玻色子的這個(gè)磁性表親--負(fù)責(zé)賦予其他粒子質(zhì)量的粒子還可能是暗物質(zhì)的一個(gè)候選者，暗物質(zhì)占宇宙總質(zhì)量的85%t，但從來沒有現(xiàn)身過，只通過引力暗示自己存在。

"當(dāng)我的學(xué)生給我看這些數(shù)據(jù)時(shí)，我想她一定是錯(cuò)了，"波士頓學(xué)院物理學(xué)教授、作出這一發(fā)現(xiàn)的團(tuán)隊(duì)的首席研究員肯尼斯-伯奇告訴《生活科學(xué)》。"你不是每天都能找到一種坐在桌面上就能夠發(fā)現(xiàn)的新粒子。"

軸向希格斯玻色子與希格斯玻色子不同，后者在十年前的2012年首次被LHC的ATLAS和CMS探測(cè)器探測(cè)到，因?yàn)樗幸粋€(gè)磁矩，一個(gè)產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁力或方向。因此，它需要一個(gè)更復(fù)雜的理論來描述它，而不是其非磁性質(zhì)量的"親屬"。

在粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型中，粒子從滲透到宇宙的不同領(lǐng)域中出現(xiàn)，其中一些粒子塑造了宇宙的基本力量。例如，光子介導(dǎo)電磁學(xué)，被稱為W和Z玻色子的巨大粒子介導(dǎo)弱核力，它在亞原子水平上支配著核衰變。然而，當(dāng)宇宙年輕和炎熱時(shí)，電磁學(xué)和弱力可以被看成是同一種東西，因?yàn)樗羞@些粒子幾乎都是相同的。隨著宇宙的冷卻，弱電分裂，導(dǎo)致W和Z玻色子獲得了質(zhì)量，并且與光子的行為非常不同，物理學(xué)家將這一過程稱為"對(duì)稱性破壞"。但是，這些以弱力為媒介的粒子究竟是如何變得如此沉重的呢？

事實(shí)證明，這些粒子與一個(gè)單獨(dú)的場(chǎng)相互作用，被稱為希格斯場(chǎng)。該場(chǎng)的擾動(dòng)產(chǎn)生了希格斯玻色子，并使W和Z玻色子獲得了重量。

"希格斯玻色子是在自然界中產(chǎn)生的，只要這種對(duì)稱性被打破。"伯奇說："然而，通常一次只有一個(gè)對(duì)稱性被打破，因此希格斯只是由其能量來描述。"

軸向希格斯玻色子背后的理論則更為復(fù)雜。

"在軸向希格斯玻色子的境況下，似乎多個(gè)對(duì)稱性被一起打破，導(dǎo)致理論的新形式和希格斯模式(像希格斯場(chǎng)這樣的量子場(chǎng)的特定振蕩)，需要多個(gè)參數(shù)來描述它：具體而言是能量和磁動(dòng)量，"伯奇說。

伯奇與同事在周三（6月8日）發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)研究中描述了新的磁性"希格斯表親"，他解釋說，原始的希格斯玻色子并不直接與光耦合，這意味著它必須通過用巨大的磁鐵和高功率激光器將其他粒子粉碎，同時(shí)將樣品冷卻到極低的溫度來創(chuàng)造。正是這些原始粒子衰變成其他粒子的過程中，突然出現(xiàn)了希格斯粒子，從而揭示了它的存在。

另一方面，當(dāng)室溫量子材料模仿一組特定的振蕩，稱為軸向希格斯模式時(shí)，產(chǎn)生了軸向希格斯玻色子。研究人員隨后利用光的散射來觀察該粒子。

"我們使用一個(gè)桌面光學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了軸向希格斯玻色子，該實(shí)驗(yàn)位于一個(gè)大約1 x 1米的桌子上，通過聚焦于一種具有獨(dú)特屬性組合的材料，"伯奇繼續(xù)說道。"具體來說，我們使用了稀土三碲化物（RTe3）(一種具有高度2D晶體結(jié)構(gòu)的量子材料)。RTe3中的電子自組織成一種波，其中電荷的密度周期性地增強(qiáng)或減少"。

這些在室溫以上出現(xiàn)的電荷密度波的大小可以隨著時(shí)間的推移被調(diào)制，產(chǎn)生軸向希格斯模式。

在新的研究中，該團(tuán)隊(duì)通過向RTe3晶體發(fā)送一種顏色的激光來創(chuàng)造軸向希格斯模式。在一個(gè)被稱為拉曼散射的過程中，光線散射并變成了一種頻率較低的顏色，而在顏色變化過程中損失的能量產(chǎn)生了軸向希格斯模式。研究小組隨后旋轉(zhuǎn)了晶體，發(fā)現(xiàn)軸向希格斯模式也控制了電子的角動(dòng)量，或者它們?cè)诓牧现械膱A周運(yùn)動(dòng)速度，這意味著這種模式也必須具有磁性。

"最初我們只是在研究這種材料的光散射特性。當(dāng)仔細(xì)檢查反應(yīng)的對(duì)稱性時(shí)--當(dāng)我們旋轉(zhuǎn)樣品時(shí)它是如何不同的--我們發(fā)現(xiàn)了異常的變化，這是新事物的最初暗示，"伯奇解釋說。"因此，它是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的此類磁性希格斯，并表明RTe3中電子的集體行為不同于以前在自然界中看到的任何狀態(tài)。"

粒子物理學(xué)家以前曾預(yù)測(cè)過一種軸向希格斯模式，甚至用它來解釋暗物質(zhì)，但這是第一次觀察到它。這也是科學(xué)家們第一次觀察到一個(gè)具有多個(gè)破缺對(duì)稱性的狀態(tài)。

當(dāng)一個(gè)在所有方向看起來都一樣的對(duì)稱系統(tǒng)變得不對(duì)稱時(shí)，就會(huì)發(fā)生對(duì)稱性破壞。俄勒岡大學(xué)建議將其視為像一枚旋轉(zhuǎn)的硬幣，它有兩種可能的狀態(tài)。硬幣最終會(huì)落到它的正面和反面，從而釋放出能量并變得不對(duì)稱。

這種雙重對(duì)稱性的破壞仍然與當(dāng)前的物理學(xué)理論相吻合，這一事實(shí)令人振奮，因?yàn)樗赡苁且环N創(chuàng)造迄今未見的粒子的方式，可以被用來解釋暗物質(zhì)。

伯奇說："基本的想法是，為了解釋暗物質(zhì)，你需要一個(gè)與現(xiàn)有粒子實(shí)驗(yàn)相一致的理論，但產(chǎn)生尚未被看到的新粒子。通過軸向希格斯模式添加這種額外的對(duì)稱性破壞是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的一種方式。"伯奇說，盡管物理學(xué)家已經(jīng)預(yù)測(cè)到了，但對(duì)軸向希格斯玻色子的觀察對(duì)該團(tuán)隊(duì)來說是一個(gè)驚喜，他們花了一年時(shí)間試圖驗(yàn)證他們的結(jié)果。