即使不是專業(yè)學(xué)物理的人大概也都聽說過希格斯玻色子(Higgs boson)。諾貝爾獎獲得者萊德曼(Leon Lederman)著書將其稱為“上帝粒子”。
現(xiàn)在,美國愛荷華州立大學(xué)(Iowa State University)物理學(xué)副教授王濟(jì)剛(Jigang Wang,音譯)和多位來自其它領(lǐng)域的研究人員,在超導(dǎo)體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了這種粒子狀態(tài)。超導(dǎo)體是沒有電阻的導(dǎo)電材料,通常需要在極低的溫度下實(shí)現(xiàn)。這份1月11日發(fā)表在《自然·通訊》(Nature Communications)期刊上的研究稱,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi),在基于鐵金屬的、溫度相對高一些(仍然是非常低的溫度下)、多個能量級的非常規(guī)超導(dǎo)體內(nèi),發(fā)現(xiàn)了短時間存在的“希格斯玻色子”。
希格斯模式是原子在量子維度內(nèi)一種狀態(tài),研究人員發(fā)現(xiàn)可以通過每秒幾萬億太赫茲的激光脈沖照射在超導(dǎo)體上實(shí)現(xiàn)和控制,在不同的能級態(tài)都可以造出并具有互動。王濟(jì)剛說,這種超導(dǎo)體內(nèi)的希格斯模式在開發(fā)新的量子感應(yīng)器上具有潛在用途?!熬拖翊笮蛷?qiáng)子對撞機(jī)(LHC)可以使用希格斯粒子偵測暗能量或反物質(zhì)幫助我們進(jìn)一步探索宇宙的起源,我們這種一張桌子就能放得下的希格斯模式感應(yīng)器可以幫助我們探索物質(zhì)量子態(tài)下隱藏的秘密?!彼M(jìn)一步解釋說,這項(xiàng)研究將推動用于高速計算機(jī)和信息科技的新一輪“量子變革”。“這是這種來自奇異的量子世界的物質(zhì)在現(xiàn)實(shí)世界的用途之一?!?/p>
這份研究至少匯集了三個領(lǐng)域?qū)<业奶亻L得以實(shí)現(xiàn),包括王濟(jì)剛小組使用量子太赫茲光譜儀,用于觀測和控制電子在超導(dǎo)體內(nèi)的移動;威斯康星大學(xué)麥迪遜分校(University of Wisconsin-Madison)材料科學(xué)和工程學(xué)教授嚴(yán)昌本(Chang-beom Eom,音譯)小組開發(fā)了一種合成的鐵基晶體薄膜超導(dǎo)高質(zhì)量材料;阿拉巴馬大學(xué)伯明翰分校(The University of Alabama at Birmingham)物理學(xué)教授佩拉基斯(Ilias Perakis)小組負(fù)責(zé)理論模型和對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的闡述。
佩拉基斯說:“跨領(lǐng)域科學(xué)合作是這項(xiàng)研究的關(guān)鍵,我們匯集了量子物理學(xué)、材料工程學(xué)、凝聚態(tài)物理學(xué)、激光和光子學(xué)的專家,以及來自基礎(chǔ)物理、高能物理和粒子物理學(xué)的靈感。”
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