Все, кто интересуется достижениями в области науки и техники, наверняка помнят открытие бозона Хиггса, называемого "частицей Бога", ответственной за наличие массы у всех других элементарных частиц. Это открытие было произведено в 2012 году учеными-физиками Европейской организации ядерных исследований CERN при помощи самого мощного на сегодняшний день ускорителя частиц - Большого Адронного Коллайдера. Однако, мало кому известно, что Питер Хиггс, один из двух ученых, получивший в 2013 году Нобелевскую премию в области физики, получил некоторые подсказки по поводу существования бозона Хиггса во время экспериментов над сверхпроводниками. Сверхпроводники - это класс специальных материалов, преимущественно металлов, которые при охлаждении до сверхнизких температур теряют свое электрическое сопротивление и пропускают электрический ток практически без потерь.

А недавно, группа израильских и немецких ученых-физиков "замкнула круг" вокруг бозона Хиггса, объявив о первых наблюдениях за его аналогом, существующим в сверхпроводящем материале. И, в отличие от экспериментов на коллайдере, только одно сооружение которого обошлось в 4.75 миллиарда долларов, аналог бозона Хиггса в сверхпроводниках наблюдался в обычных лабораторных условиях, что подразумевает низкую стоимость проведения этих экспериментов.

Открытие бозона Хиггса в 2012 году позволило ученым еще раз убедиться в достоверности нынешней Стандартной модели физики элементарных частиц, которая определяет то, что все частицы обретают массу, проходя через поле Хиггса, которое ограничивает скорость их перемещения в вакууме. "Эксперименты CERN доказали возможность существования бозона Хиггса в высокоэнергетической среде внутренностей ускорителя. В отличие от этого, мы показали аналог бозона Хиггса, существующий в более "спокойных" условиях, в сверхпроводниковых материалах" - рассказывает Авиэд Фридмен (Aviad Frydman), профессор из Университета имени Бар-Илана, Израиль, который проводил исследования совместно с профессором Мартином Дресселем (Martin Dressel) из Штутгартского университета и других исследователей из Израиля, Индии и США.

Профессор Фридмен объясняет, что новое открытие переносит поиски бозона Хиггса и его разновидностей назад, к их изначальному первоисточнику. "Как ни странно, но дискуссия о "недостающем звене" Стандартной Модели физики элементарных частиц была спровоцирована некоторыми выкладками из теории сверхпроводников. А аналоги бозона Хиггса в сверхпроводниках не удавалось наблюдать из-за несовершенства оборудования и из-за других технических ограничений, трудностей, которые мы сумели успешно преодолеть".

"Высокая энергия, требующаяся для возникновения аналога бозона Хиггса в сверхпроводниках, имеет тенденцию разрывать куперовские электронные пары, являющиеся основным видом носителей электрического заряда, на отдельные электроны. Свободные электроны комбинируются с электронными дырами и это подавляет эффект сверхпроводимости в материале" - рассказывает Фридмен, - "Нам удалось решить эту проблему при помощи хаотически расположенных сверхтонких пленок нитрита ниобия (NbN) и окиси индия (InO). Это в свою очередь, позволило сместить критическую точку сверхпроводника в область, в определенное энергетическое состояние, в котором аналог бозона Хиггса не подвержен быстрому распаду".

Наблюдения за механизмом возникновения поля Хиггса в сверхпроводниках является демонстрацией того, как один и тот же физический процесс может кардинально меняться в различных условиях энергетической насыщенности окружающей среды. "Возникновение полей и бозона Хиггса в ускорителях требует огромных значений энергии, которая измеряется сотнями и тысячами гигаэлектрон-вольт (ГэВ)" - рассказывает Фридмен, - "Подобное явление в сверхпроводниках происходит на совершенно ином энергетическом уровне, соответствующем тысячной части от всего одного электрон-вольта. И все это является крайне удивительным, демонстрируя то, что одна и та же фундаментальная физика одинаково работает в совершенно не сопоставимых энергетических условиях".

Ученым пока еще неизвестно, к каким последствиям приведет сделанное ими открытие. Но самым главным последствием, имеющим огромное значение, является демонстрация того, что тайны фундаментальной физики могут быть разгаданы не только в недрах многомиллиардных ускорителей и других научных комплексов, но и на обычном лабораторном столе при помощи достаточно недорогих методов.



Ключевые слова:
Бозон, Поле, Хиггса, Энергия, Большой, Адронный, Коллайдер, CERN, Сверхпроводник, Стандартная, Модель, Физика

Первоисточник

Другие новости по теме:

CERN официально объявляет о возможном открытии бозона Хиггса.

Ученые CERN нашли доказательства возможности прямого распада бозона Хиггса на фермионы

Ученые установили, что сверхпроводники являются ближайшими родственниками бозона Хиггса

CERN собирается дать дополнительный год ученым, "охотящимся" за бозоном Хиггса на БАК.

Новый анализ данных показывает, что физики CERN, вероятнее всего, нашли экзотическую частицу-самозванца, а не бозон Хиггса.

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.