Grupp teadlasi silmas peituva osakese simuleeritud versiooni labori töölaual vaid peotäie aatomite käitumises.
Suurel hulgal lasereid. Pilt: Thorsten Naeser, MPQ
Erinevalt LHC kõrge energiaga osakestepõrgetest, tänu millele valmistati tõeline Higgsi boson, olid uue uurimuse aatomid hoopiski ülikülmades tingimustes ning kahedimensionaalselt reastatud. Uurimusest selgub, et midagi Higgsi mehhanismi sarnast, mis arvatakse olevat andnud kuumas noores universumis elementaarosakestele nende massid, toimib suures hulgas füüsikalistes situatsioonides. Sarnane füüsika võib mängida rolli isegi alternatiivsetes universumistes, mida mõned stringiteooria versioonid ennustavad, kirjutab NewScientist.com.
,,See ütleb palju füüsika ühendatuse kohta ning selle kohta, kuidas tegu on sügava ja fundamentaalse ideega, mis ilmneb mitmete erinevates füüsikalistes situatsioonides,” lausus Harvardi Ülikooli teadlane Subir Sachdev, kes uurib ülikülmasid süsteeme kuid kes antud töös ei osalenud.
Higgsi boson, mis ilmub osakestefüüsika standardmudelis, on kõikjal esineva Higgsi välja visiitkaardiks. Seda välja ei saa vaadelda, kuid LHC-s toimuvad kõrge energiaga üksteisega põrkuvad prootonid ,,raputavad” seda välja, tekitades nii Higgsi bosoneid.
Tänu kvantmehaanika laine-osakese duaalsusele võib ka Higgsi bosonit kujutada ette kui lainet, mis tekib Higgsi välja raputamise korral. See idee võimaldas Immanuel Blochi juhitud teadlasterühmal Saksamaal asuvas Max-Plancki Instituudis katsetada, kas Higgsi mehhanism mängib rolli ka külmas kahedimensionaalses süsteemis.
Töörühm lõksustas umbes 500 rubiidiumi aatomid vaakumkambrisse ning jahutas need temperatuurini, mis on vaid mõni miljardik kraadi üle absoluutse nulli. Seejärel asetati aatomid risti-rästi asetatud laserkiirte teele. Aatomite jaoks nägi see muster välja kui munarest: heledad alad olid kaevud, kuhu aatomid kippusid kogunema, ning tumedad alad olid nendevahelised piirid.
Kui laservalgus oli intensiivne, olid kaevud sügavad ning sisaldasid igaüks ühte aatomit. Kui valgus oli aga nõrgem, olid kaevud madalamad, võimaldades aatomitel nende vahel tunnelleeruda, laiali hajuda ning ühtlase kvantobjekti moodustada. Nende kahe faasi vahelisel piiril on aatomite käitumist kirjeldavad võrrandid samad, mis kirjeldavad Higgsi välja. Seega on üleminek olekust üks aatom kaevu kohta olekusse ühtlane kvantolek analoogne Higgsi välja raputamisele.
Kui teadlased lasereid heledamaks-tumedamaks keerasid, tekitasid aatomid kollektiivselt laine. See ,,Higgsi olek” oli võrdne nende simuleeritud Higgsi välja Higgsi bosoniga. ,,Me nimetame seda Flatlandi Higgsi bosoniks,” lausus Bloch, viidates 1884. aastal ilmunud novellile, milles kirjeldatakse kahedimensonaalset maailma.
Kahedimensonaalsel Higgsi olekul võib aga olla ka tõeline mõju. Näiteks on mõned teadlased pakkunud, et selliste tasapinnaliste süsteemide taga peituv matemaatika mängib rolli mõningates stringiteooria versioonides. ,,See on imetlusväärne, kuidas see kaunis eksperiment ja LHC tulemused peaaegu samal ajal esile kerkisid,” lausus Sachdev.
Teadusartikkel: “The ‘Higgs’ amplitude mode at the two-dimensional superfluid/Mott insulator transition“
Leave a Reply