«Брат» бозона Хиггса объяснит природу темной материи: как эксперимент «на кухне» изменит науку

Публикация: 21.06.2022
Источник Комментарии

«Брат» бозона Хиггса объяснит природу темной материи: как эксперимент «на кухне» изменит науку

В то время как для открытия элементарных частиц требуется огромная ускоряющая частицы мощность Большого адронного коллайдера (БАК), осевой бозон Хиггса обнаружили с помощью эксперимента, который поместился бы на небольшой кухонной столешнице.

Что такое осевой бозон Хиггса?

Осевой бозон Хиггса отличается от обычного бозона Хиггса, который обнаружили детекторы ATLAS и CMS на БАК 10 лет назад, в 2012 году. У него есть магнитный момент, магнитная сила или ориентация, которые создают магнитное поле. Таким образом, для его описания требуется более сложная теория, чем для его немагнитного «кузена».

Несмотря на то, что обе частицы считаются родственниками, их природа отличается друг от друга. В то время как бозон Хиггса отвечает за придание другим частицам их массы, его магнитный двоюродный брат может считаться кандидатом в темную материю. Напомним, на ее долю приходится 85% общей массы Вселенной, но проявляется она только через гравитацию.

Как появились разные бозоны?

В Стандартной модели физики частицы возникают из различных полей, пронизывающих Вселенную, и некоторые из этих них формируют ее фундаментальные силы. Например, фотоны опосредуют электромагнетизм, а массивные частицы, известные как W- и Z-бозоны, опосредуют слабое ядерное взаимодействие, управляющее ядерным распадом на субатомном уровне. Однако когда Вселенная была молодой, электромагнетизм и слабое взаимодействие были одним целым, и все эти частицы были почти идентичными. Когда она остыла, электрослабая сила разделилась, в результате чего W- и Z-бозоны набрали массу и стали вести себя совершенно иначе, чем фотоны. Этот процесс физики назвали нарушением симметрии. Но как именно эти частицы-посредники слабого взаимодействия стали такими тяжелыми?

Оказывается, эти частицы взаимодействовали с отдельным полем, известным как поле Хиггса. Возмущения в этом поле породили бозон Хиггса и придали вес W- и Z-бозонам.

Бозон Хиггса образуется в природе всякий раз, когда такая симметрия нарушается. «Однако, как правило, одновременно нарушается только одна симметрия, и поэтому бозон Хиггса просто описывается его энергией», — сказал Берч.

Теория осевого бозона Хиггса более сложна. В случае с аксиальным бозоном Хиггса несколько симметрий нарушаются, что приводит к новой форме теории и режиму Хиггса — особым колебаниям квантового поля, подобного полю Хиггса. Для его описания требуется множество параметров, в частности энергия и магнитный импульс.

Как нашли новый бозон?

Первоначальный бозон Хиггса не связан напрямую со светом, а это означает, что он появился в результате столкновения с другими частицами. С другой стороны, осевой бозон возник, когда квантовые материалы комнатной температуры имитировали определенный набор колебаний, называемый аксиальной модой Хиггса. Затем исследователи использовали рассеяние света для наблюдения за частицей.

Примечательно, что ученые обнаружили осевой бозон Хиггса с помощью настольного оптического эксперимента, который проводится на столе размером примерно 1×1 метр. Они использовали редкоземельный трителлурид (RTe₃). Это квантовый материал с двумерной кристаллической структурой. Электроны в RTe₃ самоорганизуются в волну, в которой плотность заряда периодически увеличивается или уменьшается. Размер этих волн плотности заряда, возникающих при температуре выше комнатной, можно модулировать с течением времени, создавая аксиальную моду Хиггса.

По словам ученых, осевой бозон Хиггса возник, когда в квантовом веществе при комнатной температуре имитировали определенный набор волн. Затем ученые использовали рассеивание света для наблюдения за этой частицей.

Изначально физики просто исследовали светорассеивающие свойства редкоземельного трителлурида и и осевой бозон Хиггсанашли случайно, рассказывают ученые в статье для журнала Nature. Однако потом они обнаружили аномальные изменения, которые намекали на существование чего-то нового.

К чему приведет новый эксперимент?

Физики уже предсказывали, что такой родственник бозона Хиггса может существовать, но обнаружить его удалось впервые. Результаты эксперимента показывают, что его появление согласуется с современной физикой элементарных частиц. При этом новая частица может потенциально объяснить существование темной материи. Однако для этого нужна новая теория, которая согласовывалась бы с существующими экспериментами с частицами. Потенциально открытие ученых из Бостонского колледжа изменит науку, которую мы знаем.

Читать далее

Квантовый симулятор показал разделение электрона на части в одномерном пространстве

Физики создали атомный лазер, который может работать вечно

Недалеко от Земли нашли две планеты, которые очень похожи на нашу


Понравилась статья? Поделись с друзьями!

LongReef Team Автор статьи: LongReef Team
9
Нет Комментариев.
Но, вы можете быть первыми кто его оставит

Авторизуйся что бы оставить свой коммент...

Популярные Статьи

Сложная биология паразита сыграла свою роль, но эксперты говорят, что медицинскому сообществу не...
28.06.2022
Есть много способов тренировки искусственного интеллекта. Один из них — обучение с подкреплением,...
27.06.2022
Ученые из Китая говорят, что им удалось запустить модель искусственного интеллекта, столь же...
24.06.2022
То селфи, которое вы недавно опубликовали, можно использовать для обучения ИИ. Возможно, это не так...
24.06.2022
Авторы нового исследования смогли управлять тем, как свет проходил сквозь наночастицы. В результате...
23.06.2022
Человечество до сих пор борется с COVID-19. Но также растут риски, связанные с другими вирусами....
22.06.2022
Telegram объявил о запуске премиум-подписки на мессенджер. «Хайтек» рассказывает, какие функции...
20.06.2022
В ярком созвездии Центавра нашли сверхмассивную черную дыру, которая растет с рекордной скоростью....
17.06.2022
Блейк Лемуан, инженер-программист и исследователь искусственного интеллекта (ИИ) в Google,...
17.06.2022
Согласно новому исследованию, два основных ледника, составляющих Антарктический ледяной щит, в...
16.06.2022
Ученые протестировали экспериментальный препарат, который использует иммунную систему организма для...
15.06.2022
Новорожденная звезда заставила астрономов обновить свои теории об образовании двойных звезд....
14.06.2022
Миссия Gaia опубликовала третий крупный массив данных. «Хайтек» ознакомился и с ним и рассказывает,...
14.06.2022
Палеонтологи-любители нашли в Австралийском поселке Скенес-Крик 140 следов динозавра. Палеонтологи...
14.06.2022
Команда НАСА по планетарной обороне смоделировала новую глобальную угрозу. Более 100 участников...
10.06.2022
Черепахи, тюлени и рыбы регулярно погружаются на сотни, а иногда и тысячи метров под воду. На такой...
09.06.2022
Самые революционные открытия в астрономии за последние годы произошли благодаря интерферометрии. В...
07.06.2022
Роскомнадзор начал новую волну блокировок ВПН-сервисов. По словам представителей ведомства, сервисы...
07.06.2022
Человек мог бы легко зайти в пасть мегалодону, а зубы вымершего хищника были размером с нашу руку....
06.06.2022
Агрессивная опухоль рака шейки матки убила Генриетту Лакс, которой был 31 год, а ее раковые клетки...
06.06.2022
Ученые исследовали гены, которые влияют на старение и продолжительность жизни. Они обнаружили...
03.06.2022
В начале 2020 года, когда началась пандемия COVID-19, офисы опустели, а сотрудники начали работать...
03.06.2022
Теория эволюции Дарвина, вероятно, — это не полное объяснение того, почему зарождается жизнь....
02.06.2022
В ВОЗ заявили, что по всему миру выявили 257 случаев заболевания оспой обезьян. Еще 120 случаев...
02.06.2022
Исследовательская фирма Gartner прогнозирует, что к 2025 году на генеративный искусственный...
01.06.2022
Конфликтолог провел мысленный эксперимент, чтобы понять, насколько общение с инопланетянами...
31.05.2022
Цифровые сервисы, применяемые в столичном здравоохранении, меняют методы диагностики и лечения...
31.05.2022
За последние несколько недель «Уэбб» уже успел показать, на что способен, отправив на Землю...
31.05.2022
Более 260 человек в 21 стране за пределами Африки заболели оспой обезьян. «Хайтек» собрал...
31.05.2022
Согласно отчету Организации Объединенных Наций, использование новых источников воды может принести...
27.05.2022
Лошади формировали человеческую историю на протяжении тысячелетий, точно так же, как люди влияли на...
27.05.2022
Естественное происхождение магнитных полей во Вселенной долгие годы оставалось загадкой. В ходе...
26.05.2022
В Министерстве образования и науки заявили о планах ухода России от Болонской двухуровневой системы...
25.05.2022
Ученые задались вопросом, как далеко назад в человеческой эволюции нам нужно пройти, прежде чем мы...
25.05.2022
В Европе и США распространяется обезьянья оспа. «‎Хайтек» рассказывает главное о ситуации в мире и...
20.05.2022
Ученые предложили новую теорию, чтобы объяснить странное расположение галактик-спутников Млечного...
19.05.2022
Конгресс США провел первые публичные слушания по НЛО с 1960-х годов во вторник, 17 мая, опираясь на...
18.05.2022
Работая над картированием каждой клетки человеческого тела, ученые обнаружили неуловимый тип...
17.05.2022
12 мая 2022 года ученые опубликовали первое изображение сверхмассивной черной дыры в галактике...
13.05.2022
В последние годы дроны стали применять как для развлечений, так и для коммерческих целей. Малый...
13.05.2022
В ходе нового исследования астрофизики пытались ответить на вопрос, взаимодействует ли темная...
12.05.2022
В сердце нашей галактики есть черная дыра, которую ученые смогли сфотографировать и теперь показали...
12.05.2022
Утром 9 мая 2022 года Rutube подвергся хакерской атаке, об этом говорилось в заявлении на...
12.05.2022
В последние годы на рынке образовательных продуктов появилось огромное количество обучающих...
06.05.2022
Осколки кометы Галлея вызовут метеорный дождь эта-Аквариды в конце весны 2022 года. Комета попадет...
05.05.2022
В НАСА заявили, что собираются отправить миссию на Уран, чтобы лучше исследовать его. Астрономы...
05.05.2022
В России настороженно относятся к VR- и AR-технологиям — учителя не исключение. В большинстве своем...
04.05.2022
Ученые придумали, как использовать квантовую странность для улучшенных электронных микроскопов....
29.04.2022
Если не принять меры по изменению климата, то в Мировом океане произойдет еще одно массовое...
29.04.2022
Пострадавшая от стихийных бедствий Земля в ближайшие годы еще сильнее пострадает от еще растущего...
29.04.2022
Сет Джейкобсон из Мичиганского государственного университета и его коллеги из Китая и Франции...
28.04.2022
Исследователи изучили 15 000-летнее произведение искусства, высеченное на камне, и предположили,...
28.04.2022
Ученые десятилетиями ищут следы микробной жизни на планетах Солнечной системы и за ее пределами....
27.04.2022
Растение саговник сильно изменилось с тех пор, как впервые появилось около 280 млн лет назад....
27.04.2022
В теоретической физике элементарных частиц обнаружили новую и удивительную двойственность. Авторы...
26.04.2022
Ежегодно самые разные животные впадают в спячку и это не совсем сон, а процесс, который до сих пор...
26.04.2022
Согласно пресс-релизу, Twitter официально принял предложение Илона Маска: соцсеть продали...
26.04.2022
Согласно новому исследованию древнего китайского текста, самый ранний задокументированный случай...
25.04.2022
Apple — первая компания, стоимость которой достигла 3 трлн долларов. Уже несколько лет она...
25.04.2022
Частная компания Oxitec весной 2021 года выпустила генетически модифицированных комаров на открытый...
25.04.2022