美國波士頓學(xué)院物理學(xué)家領(lǐng)導的一個(gè)跨學(xué)科團隊發(fā)現了被稱(chēng)為“軸向希格斯模式”的新粒子，這是一種以前無(wú)法檢測到的量子激發(fā)，也是著(zhù)名的希格斯玻色子的磁性相對粒子。該研究成果在線(xiàn)發(fā)表于最近的《自然》雜志。
十年前探測到的希格斯玻色子是理解物質(zhì)質(zhì)量的核心，而預測“軸向希格斯模式”存在的理論現被用來(lái)解釋暗物質(zhì)——一種幾乎不可見(jiàn)但卻是宇宙主要組成部分的物質(zhì)。
當年希格斯玻色子是通過(guò)大型強子對撞機實(shí)驗揭示的，此次研究團隊則專(zhuān)注于稀土三碲化物（RTe3），這是一種經(jīng)過(guò)充分研究的量子材料，可在室溫下以“桌面”實(shí)驗形式進(jìn)行驗證。
研究人員稱(chēng)，RTe3具有模仿產(chǎn)生軸向希格斯模式的理論的特性。但一般來(lái)說(shuō)，尋找希格斯粒子的核心挑戰是它們與實(shí)驗探針的弱耦合。同樣，揭示粒子微妙的量子特性通常需要相當復雜的實(shí)驗裝置，包括巨大的磁體和高功率激光器，同時(shí)將樣品冷卻到極冷的溫度。
研究團隊報告說(shuō)，他們通過(guò)獨特的散射和正確選擇量子模擬器來(lái)克服這些挑戰。具體來(lái)說(shuō)，他們專(zhuān)注于一種長(cháng)期以來(lái)已知具有“電荷密度波”的化合物。電荷密度波 是指電子在空間中以周期性密度自組織的狀態(tài)，其非常特殊，出現在遠高于室溫的地方，涉及電荷密度和原子軌道的調制。這允許與該電荷密度波相關(guān)的希格斯玻色 子具有額外的分量，即它可能是軸向的，包含角動(dòng)量。
為了揭示這種模式的微妙性質(zhì)，研究團隊使用了光散射，其中激光照射在材料上，可改變顏色和偏振。顏色的變化是由在材料中產(chǎn)生希格斯玻色子的光引起的，而偏振對粒子的對稱(chēng)分量很敏感。
研究人員稱(chēng)，新研究揭示了隱藏的磁性成分并證明了第一個(gè)軸向希格斯模式的發(fā)現?！案吣芰Ｗ游锢韺W(xué)預測的軸向希格斯粒子，其檢測可解釋暗物質(zhì)?！辈ㄊ款D學(xué)院 物理學(xué)教授肯尼思·伯奇說(shuō)，“然而，它從未被觀(guān)察到。它在凝聚態(tài)系統中的出現完全是令人驚訝的，預示著(zhù)一種未被預測的新對稱(chēng)破缺狀態(tài)的發(fā)現。與觀(guān)察新粒子 通常需要的極端條件不同，這是在室溫下的桌面實(shí)驗中完成的，我們通過(guò)改變光的偏振實(shí)現了模式的量子控制?！?/p>
這一成果克服了以往極端實(shí)驗條件的難點(diǎn)，且這種簡(jiǎn)單明了的實(shí)驗技術(shù)還可直接應用于超導體、磁體、鐵電體和電荷密度波中的模式。