雷射控制超導體內造出「上帝粒子」

Updated: 2021-02-23 05:25:11

希格斯玻色子(Higgs boson)示意圖。

即使不是專業學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」。

現在,美國愛荷華州立大學(Iowa State University)物理學副教授王濟剛(Jigang Wang,音譯)和多位來自其它領域的研究人員,在超導體內發現了這種粒子狀態。

超導體是沒有電阻的導電材料,通常需要在極低的溫度下實現。這份1月11日發表在《自然·通訊》(Nature Communications)期刊上的研究稱,在實驗室內,在基於鐵金屬的、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超導體內,發現了短時間存在的「希格斯玻色子」。

希格斯模式是原子在量子維度內一種狀態,研究人員發現可以通過每秒幾萬億太赫茲的雷射脈衝照射在超導體上實現和控制,在不同的能級態都可以造出並具有互動。

王濟剛說,這種超導體內的希格斯模式在開發新的量子感應器上具有潛在用途。「就像大型強子對撞機(LHC)可以使用希格斯粒子偵測暗能量或反物質幫助我們進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器可以幫助我們探索物質量子態下隱藏的秘密。」

他進一步解釋說,這項研究將推動用於高速計算機和資訊科技的新一輪「量子變革」。「這是這種來自奇異的量子世界的物質在現實世界的用途之一。」

這份研究至少匯集了三個領域專家的特長得以實現,包括王濟剛小組使用量子太赫茲光譜儀,用於觀測和控制電子在超導體內的移動;威斯康星大學麥迪遜分校(University of Wisconsin-Madison)材料科學和工程學教授嚴昌本(Chang-beom Eom,音譯)小組開發了一種合成的鐵基晶體薄膜超導高質量材料;阿拉巴馬大學伯明罕分校(The University of Alabama at Birmingham)物理學教授佩拉基斯(Ilias Perakis)小組負責理論模型和對實驗結果的闡述。

佩拉基斯說:「跨領域科學合作是這項研究的關鍵,我們匯集了量子物理學、材料工程學、凝聚態物理學、雷射和光子學的專家,以及來自基礎物理、高能物理和粒子物理學的靈感。」

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source : tw.aboluowang.com
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