Исследователи создали сверхпроводник на основе железа и смогли обнаружить в нем короткоживущую «моду Хиггса», которая возникает под действием терагерцового излучения.
Оказалось, что если получить сверхпроводник определенного строения, то можно найти в нем моды Хиггса — состояния материи, обусловленные действием «частицы Бога»
Бозон Хиггса — частица, которая, согласно Стандартной модели, обуславливает массу покоя частиц-переносчиков слабого взаимодействия — W- и Z-бозонов. Существование этой частицы физики экспериментально подтвердили в 2013 году в ходе экспериментов на Большом адронном коллайдере — спустя почти 50 лет после публикации теоретической модели, предсказывающей существование этой частицы.
Теперь физики из нескольких американских университетов объявили об открытии в сверхпроводнике «моды Хиггса» — особого состояния материи на уровне атомов, их электронных состояний и энергетических возбуждений, которое обуславливается существованием одноименного бозона. Мало того, что исследователи смогли обнаружить это состояние, они еще и смогли управлять им с помощью импульсов терагерцового лазера.
Для своей работы ученые синтезировали арсениды железа-кобальта-бария различного состава и анализировали их свойства с помощью терагерцовой спектроскопии. С помощью этого метода физики смогли не только визуализировать движение пар электронов через сверхпроводник, но и буквально направлять их туда, куда нужно. Кроме того, авторы предложили новый метод синтеза кристаллических сверхпроводящих пленок на основе железа. В результате такого синтеза пленка приобретает структуру, в которой можно зафиксировать моды Хиггса.
Но обнаружить моду мало, надо еще и объяснить ее. Чтобы сделать это, физики создали компьютерную модель, которая способна не только описать наблюдаемое в эксперименте поведение частиц, но и предсказать эффекты, которые мода Хиггса может породить. По словам авторов, этот эффект потенциально может помочь разработать квантовые датчики нового типа и способствовать «квантовой революции».
Статья исследователей опубликована в журнале Nature Communications.
