Ο υπεραγώγιμος συγγενής του μποζονίου Χιγκς

Επιστήμονες εντόπισαν για πρώτη φορά μέσα σε υπεραγωγούς ένα σωματίδιο που σχετίζεται με το μποζόνιο Χιγκς, το φευγαλέο σωματίδιο του οποίου η ύπαρξη επιβεβαιώθηκε πειραματικά στο CERN το 2012, έπειτα από δεκαετίες ερευνών.

Ένα σωματίδιο με μικρή μάζα κινείται σχετικά ανενόχλητο στο πεδίο Χιγκς, ενώ ένα βαρύ σωματίδιο κινείται σα να βρίσκεται μέσα σε ένα παχύρευστο υγρό.

To πεδίο Χιγκς, το οποίο είναι υπεύθυνο για την ύπαρξη του ομώνυμου σωματιδίου, διακατέχει όλο το Σύμπαν και είναι αυτό που δίνει τη μάζα στα υπόλοιπα σωματίδια, «εμποδίζοντας» την κίνησή τους στο χώρο: ένα σωματίδιο με μικρή μάζα κινείται σχετικά ανενόχλητο στο πεδίο Χιγκς, ενώ ένα βαρύ σωματίδιο κινείται σα να βρίσκεται μέσα σε ένα παχύρευστο υγρό.

Η αρχική ιδέα όμως για το συγκεκριμένο σωματίδιο, σχετίζεται άμεσα με τη μελέτη της συμπεριφοράς των φωτονίων μέσα στους υπεραγωγούς. Οι υπεραγωγοί είναι σώματα που επιτρέπουν υπό συνθήκες τη διέλευση των ηλεκτρονίων από το εσωτερικό τους δίχως αντίσταση και σε αυτούς τα φωτόνια συμπεριφέρονται διαφορετικά από ότι συνήθως, αφού αν και κανονικά έχουν μηδενική μάζα εντός των υπεραγωγών που έχουν ψυχθεί σε θερμοκρασία κοντά στο απόλυτο μηδέν (-273ο Κ) επιβραδύνονται από τις δονήσεις του υλικού και αποκτούν μάζα.

Οι δονήσεις που δίνουν τη μάζα στα φωτόνια είναι μαθηματικά ισοδύναμες με τα σωματίδια Χιγκς και είναι ακριβώς αυτές που παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά σε υπεραγωγούς σε θερμοκρασία δωματίου στο πανεπιστήμιο του Τόκιο από το Ρίο Σιμάνο και την ομάδα του.

Για να δημιουργήσουν τις κατάλληλες δονήσεις στον υπεραγωγό, οι ερευνητές τον «ταρακούνησαν» με παλμούς φωτός. Με τον τρόπο αυτό παρήγαγαν τα πρώτα υπεραγώγιμα σωματίδια Χιγκς πριν από ένα χρόνο και έκτοτε μελετούν τις ιδιότητές τους οι οποίες όλα δείχνουν πως συμπίπτουν μαθηματικά με αυτές του μποζονίου Χιγκς.

Οι ομοιότητες στη συμπεριφορά των δύο διαφορετικών σωματιδίων μπορούν να αποβούν επίσης χρήσιμες για τη μελέτη του ίδιου του μποζονίου Χιγκς, καθώς όπως περιγράφουν οι ερευνητές στη δημοσίευσή τους στο επιστημονικό περιοδικό Science «φαινόμενα που δε μπορούν να υλοποιηθούν σε πειράματα φυσικής σωματιδίων μπορούν πλέον να παρατηρηθούν σε ένα απλό τραπέζι.

Ευελπιστούμε να ανακαλύψουμε όντως νέα φυσική, παρέχοντας δεδομένα και σε άλλους κλάδους», κατέληξαν.