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物理学家可能发现了新粒子

科学
wanwan (42055)发表于 2022年06月10日 17时04分 星期五
来自飞向阿尔孔
研究人员可能发现了希格斯玻色子的磁性表亲。研究报告发表在《自然》期刊上。发现希格斯玻色子需要大型强子对撞机(LHC)巨大的粒子加速能力,而这种被称为轴向希格斯玻色子的粒子是通过一个可在小型厨房台面上进行的实验发现的。希格斯玻色子可赋予其他粒子质量,其磁性表亲有可能是暗物质的候选者,暗物质占宇宙总质量的 85%,只能通过引力展示。希格斯玻色子是 LHC 的 ATLAS 和 CMS 探测器在十年前(2012年)首次检测到的,轴向希格斯玻色子与希格斯玻色子不同,因为它具备磁矩、磁强度或产生磁场的方向。因此需要一个比它的非磁性质量赋予表亲更复杂的理论来描述它。

获得这一发现的团队的首席研究员、波士顿学院物理学 Kenneth Burch 表示:“当学生给我看数据时,我认为她肯定搞错了。”“你不是每天都能在桌面上发现新粒子的。”Burch 表示:“我们用桌面光学实验发现了轴向希格斯玻色子,该实验位于一个大约 1*1 米的桌子上,目标是研究具有独特特性组合的材料。”“具体而言,我们使用了稀土三碲化物(RTe3),这是一种具有高度二维晶体结构的量子材料。RTe3中的电子自组织成一个波,其中的电荷密度周期性地上升或降低。”这些室温以上出现的电荷密度波动的幅度可以随着时间的推移进行调制,从而产生轴向希格斯模式。

在新研究中,该团队将一种颜色的激光射入 RTe3 晶体中,创建出了轴向希格斯模式。在拉曼散射的过程中,光发生散射并变成频率较低的颜色,颜色变化过程中损失的能量产生了轴向希格斯模式。然后该团队旋转晶体,发现轴向希格斯模式还控制了电子的角动量,即它们在圆周上移动的速率,在这种材料中,这意味着这种模式也必须是磁性的。Burch解释称,“我们一开始只是研究这种材料的光散射特性。在仔细研究了响应的对称性——它在我们旋转样本时的变化——之后,我们发现异常变化是某种新东西的最初暗示。”“因此它是第一个被发现的此类磁性希格斯粒子,表明 RTe3 中电子的集体行为不同于此前在自然界中看到的任何状态。”