19 ژانویه 2021توسط دانشگاه ایالتی آیووا
این تصویر ، نوری با تریلیون پالس در ثانیه (فلاش قرمز) را نشان می دهد که به حالت های هیگز (توپ های طلا) در یک ابررسانای مبتنی بر آهن دسترسی و کنترل می کند. حتی در باندهای مختلف انرژی ، حالت های هیگز با یکدیگر تعامل دارند (دود سفید). اعتبار: تصویر با مجوز از جیگانگ وانگ.
حتی اگر شما یک رشته فیزیک نباشید ، احتمالاً چیزی در مورد بوزون هیگز شنیده اید.
درکتابی از لئون لدرمن برنده جایزه نوبل در سال 1993 بود که هیگز را “ذره خدا” نامید. این موضوع در جستجوی ذرات هیگز که پس از آزمایش اولین برخورد 2009 در برخورد دهنده بزرگ هادرون در اروپا آغاز شد. در سال 2013 اعلام شد كه پیتر هیگز و فرانسوا انگلرت برنده جایزه نوبل فیزیك شدند زیرا در سال 1964 به طور مستقل نظریه پردازی كردند كه یك ذره بنیادی – هیگز – منبع جرم ذرات زیر اتمی است و باعث می شود جهان را همانطور كه می دانیم تعبیر کنیم.
فیزیكدانانی از دانشگاه ایالتی آیووا در لیست نویسندگان مقاله تحقیقی 2012 وجود دارند كه شرح می دهد چگونه آزمایش ATLAS در برخورد كننده ، ذره جدیدی را كه بعداً تایید شده است هیگز است مشاهده كرده است.
و اکنون جیگانگ وانگ ، استاد فیزیک و نجوم در ایالت آیووا و دانشمند ارشد در آزمایشگاه ایمز وزارت انرژی ایالات متحده و تیمی از محققان شکلی از ذره معروف را در داخل ابررسانا کشف کرده اند ، ماده ای که قادر به انتقال برق بدون مقاومت ، به طور کلی در دمای بسیار سرد ، است.
وانگ و همكارانش – از جمله چانگ-بیوم ایوم ، كرسی مهندسی ریموند آر. هولتون و استاد تئودور اچ گبله در دانشگاه ویسكونسین-مدیسون ؛ ایلیاس پراکیس ، استاد و رئیس فیزیک در دانشگاه آلاباما در بیرمنگام ؛ و اریک هلستروم ، استاد و رئیس موقت مهندسی مکانیک در دانشگاه ایالتی فلوریدا – جزئیات این موضوع را در مقاله ای که اخیراً توسط مجله Nature Communications به صورت آنلاین منتشر شده گزارش می دهند.
آنها می نویسند که در آزمایشات آنها یک حالت کوتاه مدت “هیگز” را در ابررساناهای غیر متعارف مبتنی بر آهن ، درجه حرارت بالا (اما هنوز هم بسیار سرد) ، چند انرژی دریافت کرده اند.
یک کشف کوانتومی
این حالت هیگز حالت ماده ای است که در مقیاس کوانتومی اتم ها ، حالات الکترونیکی و تحریکات انرژی آنها یافت می شود. با چشمک زدن نور لیزر روی ابررسانا در فرکانس های تراه هرتز تریلیون پالس در ثانیه ، می توان به این حالت دسترسی و کنترل کرد. حالت های هیگز را می توان در باند های مختلف انرژی ایجاد کرد و هنوز هم با یکدیگر تعامل دارند.
وانگ گفت این حالت هیگز درون ابررسانا می تواند به طور بالقوه برای تولید حسگرهای کوانتومی جدید مورد استفاده قرار گیرد.
“دقیقاً مانند برخورد دهنده بزرگ هادرون می تواند با استفاده از ذره هیگز انرژی تاریك یا ضد ماده را تشخیص دهد تا به ما كمك كند منشا of جهان را بفهمیم.” “و سنسورهای حالت هیگز می توانند به ما در کشف اسرار پنهان حالت های کوانتومی ماده کمک کنند.”
این درک می تواند “انقلاب کوانتومی” جدیدی را برای محاسبات با سرعت بالا و فناوری های اطلاعاتی پیش ببرد.
وانگ گفت: “این یکی از راههای استفاده این دنیای عجیب و غریب ، کوانتومی در زندگی واقعی است.”
کنترل نور ابررساناها
این پروژه یک رویکرد سه جانبه را برای دستیابی و درک خصوصیات خاص مانند این حالت هیگز که در ابررساناها پنهان است را ، اتخاذ می کند.گروه تحقیقاتی وانگ برای تجسم و هدایت جفت الکترونهایی که از طریق ابررسانا حرکت می کنند از ابزاری به نام طیف سنجی تراهارتز کوانتومی استفاده می کند. این ابزار از فلش های لیزر به عنوان یک دکمه کنترل برای تسریع جریانهای فوق العاده و دستیابی به حالت های کوانتومی ماده جدید و بالقوه مفید استفاده می کند.
گروه Eom تکنیک ترکیبی را تولید می کند که فیلمهای نازک بلوری از ابررسانای مبتنی بر آهن را با کیفیت کافی بالا برای آشکار کردن حالت هیگز تولید می کند. گروه Hellstrom منابع رسوبی را برای توسعه فیلم نازک ابررسانا بر پایه آهن ایجاد کردند.
وانگ در خلاصه ای از تحقیقات نوشت: “دانشمندان و مهندسان اخیراً دریافته اند كه بعضی از مواد مانند ابررساناها دارای خواصی هستند كه می توانند برای استفاده در اطلاعات كوانتومی مورد استفاده قرار گیرند.
