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從磁性材料看希格斯衰變

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撰文者:APS NEWS (譯者:林中一 教授)
發文日期:2017-05-18
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  • 依據一份傑恩(Jain)及其研究團隊在「自然物理」(DOI: 10.1038/ nphys4077)刊出的報告,二維的反鐵磁材料可以提供希格斯波色子衰變一個凝態版的類比。

    學者們開始越來越深入地研究凝態系統,希望從中能找出一些相似的門道來研究那些很難著手的基本物理,像是霍金(Hawking)輻射的發射和馬約拉納費米子(Majorana fermions)是如何形成的等等難題。類似希格斯粒子的行為曾經在像是超導體和量子磁鐵這一類材料在接近量子相變的臨界點時被發現過。傑恩與研究團隊現在找到了一個磁性系統就很有機會可以用來模擬希格斯物理的一個重要的部分:希格斯粒子分裂成其他粒子的超快衰變過程。學者們研究了二維反鐵磁材料Ca2RuO4,他們用自旋被偏極之後的中子對材料做散射之後,他們在材料中看到了相似於希格斯粒子的磁激發(或准粒子)。團隊的結果顯示這一些類似希格斯粒子的准粒子會非常快速的衰變為其他的模式,類似被稱為戈德史東波色子的標準模型粒子的行為。這種做法使得學者們能將實驗桌上就能做的凝態系統實驗套用到複雜的希格斯動力學物理的探討。
    Higgs
     
    相仿於希格斯波色子衰變的二維磁性系統的准粒子衰變。Image: Nat. Phys.

    博士



    場論在基本粒子物理(或稱高能物理)理論所建立的「標準模型」(standard model)至今成果豐碩。其成就包過夸克模型的建立,Z、W粒子的預測與證實…等等。對於基本粒子的質量討論中,「標準模型」預測了希格斯波色子與戈德史東波色子的存在。希格斯波色子於2012年由大型強子對撞機(LHC)實驗中找到,但極不穩定,生成後會立刻衰變,衰變的機制是理論的難題,學者們仍在努力瞭解中。







     

    本文感謝APS NEWS(美國物理學會)同意以中文翻譯形式轉載,原文刊登於http://www.aps.org/publications/apsnews/
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