Сверхпроводники являются ближайшими родственниками бозона хиггса
Теме бозона Хиггса посвящено достаточно много материала на страницах нашего сайта. «Охота» за этой частицей, возможность существования которой была теоретически обоснована в 1960-х годах, продолжалась несколько десятилетий. В 2012 году бозон Хиггса был «пойман за руку» в недрах Большого Адронного Коллайдера, самого мощного на сегодняшний день ускорителя частиц, находящегося во введении Европейской организации ядерных исследований CERN и расположенного близ Женевы, Швейцария.
Позже, в 2013 году, ученые-физики Питер Хиггс и Франсуа Энгле, имевшие непосредственное отношение к открытию бозона Хиггса, стали лауреатами Нобелевской премии в области физики.
Поля Хиггса, которые «поделились» названием с одноименным бозоном, обеспечивают наличие массы других частиц и ограничивают максимальную скорость их перемещения в вакууме. Но, подобное можно наблюдать не только в вакууме, фотоны, распространяющиеся в сверхпроводниках, металлах, охлажденных до сверхнизких температур и обладающих нулевым сопротивлением, также демонстрируют эффект приобретения массы.
При температурах, близких к нулю градусов по шкале Кельвина, кристаллическая решетка материала-сверхпроводника совершает колебания с определенной частотой и амплитудой. Эти колебания замедляют пары фотонов, распространяющиеся по объему этого материала, делая так, словно у фотонов увеличивается их масса.
«Этот эффект очень близко связан с идеями Питера Хиггса, и все это, сверхпроводники и бозоны Хиггса, можно подвести под единое математическое обоснование» — рассказывает Рэймонд Волкас (Raymond Volkas), ученый их университета Мельбурна, Австралия.
«Колебания кристаллической решетки сверхпроводников математически эквивалентны бозону Хиггса» — рассказывает Рио Шимано (Ryo Shimano), ученый из Токийского университета, возглавлявший научную группу, сделавшую открытие, — «Сверхпроводниковая «версия» объясняет массу фотонов света, распространяющихся в сверхпроводнике, а поля Хиггса из физики элементарных частиц объясняют наличие массы у W- и Z-бозонов в вакууме».
Ученые-физики уже давно предполагали о наличии эффекта, подобного полям Хиггса, проявляющегося в сверхпроводниках, именно этот эффект, по их мнению, участвует в проявлениях явления сверхпроводимости — нулевого электрического сопротивления. Этот эффект проявлялся в значительной мере тогда, когда на металл, находящийся в сверхпроводящем состоянии, прикладывает воздействие вибрацией с определенными характеристиками.
Таким же методом воспользовалась и группа Рио Шимано, они воздействовали на сверхпроводник модулированным особым образом светом лазера, что заставляло вибрировать этот материал. Шимано утверждает, что этот метод подобен тому, как физики получают бозоны Хиггса, сталкивая высокоэнергетические частицы в недрах ускорителя.
Явление сверхпроводимости Хиггса было воссоздано учеными в прошлом году и до последнего времени ученые занимались изучением его свойств, которые с математической точки зрения идентичны свойствам полей Хиггса.
Наличие общих черт двух совершенно разнородных систем может быть полезно для ученых, изучающих реальные бозоны Хиггса и другие подобные частицы. «Теперь мы имеем возможность подготовить различные типы «сверхпроводящей вакуумной среды» и системы из конденсированной материи, которые не могут быть реализованы в экспериментах с классической физикой элементарных частиц» — рассказывает Рио Шимано, — «Мы получили возможность проведения прямо на столе некоторых экспериментов, которые раньше можно было производить только при помощи огромных, дорогостоящих и энергоемких научных установок».
Источник: dailytechinfo.org
