Incluso si no fueras un estudiante de física, probablemente hayas escuchado algo sobre el bosón de Higgs.

Estaba el título de un libro de 1993 del premio Nobel Leon Lederman que apodó al Higgs "La partícula de Dios". Hubo la búsqueda de la partícula de Higgs que se lanzó después de las primeras colisiones de 2009 dentro del Gran Colisionador de Hadrones en Europa. En 2013 se anunció que Peter Higgs y Francois Englert ganaron el Premio Nobel de Física por teorizar independientemente en 1964 que una partícula fundamental, el Higgs, es la fuente de masa en partículas subatómicas, haciendo posible el universo como lo conocemos.

(Más, hay físicos de la Universidad Estatal de Iowa en la lista de autores de un artículo de investigación de 2012 que describe cómo el Experimento ATLAS en el colisionador observó una nueva partícula que luego se confirmó que era el Higgs).

Y ahora Jigang Wang, profesor de física y astronomía en el estado de Iowa y científico principal del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. y un equipo de investigadores ha descubierto una forma de la famosa partícula dentro de un superconductor, un material capaz de conducir electricidad sin resistencia, generalmente a temperaturas muy frías.

Wang y sus colaboradores, incluido Chang-Beom Eom, la Cátedra Raymond R. Holton de Ingeniería y Profesor Theodore H. Geballe en la Universidad de Wisconsin-Madison; Ilias Perakis, profesor y catedrático de física en la Universidad de Alabama en Birmingham; y Eric Hellstrom, profesor y presidente interino de ingeniería mecánica en la Universidad Estatal de Florida:informe los detalles en un artículo publicado recientemente en línea por la revista Comunicaciones de la naturaleza .

Escriben que en experimentos de laboratorio han encontrado un "modo Higgs" de corta duración dentro de los alta temperatura (pero aún muy fría), banda de energía múltiple, superconductores no convencionales.

Un descubrimiento cuántico

Este modo de Higgs es un estado de la materia que se encuentra en la escala cuántica de los átomos, sus estados electrónicos y excitaciones energéticas. Se puede acceder al modo y controlarlo mediante una luz láser que parpadea en el superconductor a frecuencias de terahercios de billones de pulsos por segundo. Los modos de Higgs se pueden crear dentro de diferentes bandas de energía y aún interactuar entre sí.

Wang dijo que este modo de Higgs dentro de un superconductor podría potencialmente usarse para desarrollar nuevos sensores cuánticos.

“Es como si el Gran Colisionador de Hadrones pudiera usar la partícula de Higgs para detectar energía oscura o antimateria para ayudarnos a comprender el origen del universo, "Dijo Wang." Y nuestros sensores de modo Higgs en la mesa tienen el potencial de ayudarnos a descubrir los secretos ocultos de los estados cuánticos de la materia ".

Ese entendimiento Wang dijo:podría impulsar una nueva "revolución cuántica" para la informática de alta velocidad y las tecnologías de la información.

"Es una forma tan exótica extraño, el mundo cuántico se puede aplicar a la vida real, "Dijo Wang.

Control de luz de superconductores

El proyecto adopta un enfoque de tres frentes para acceder y comprender las propiedades especiales, como este modo de Higgs, escondido dentro de superconductores:

El grupo de investigación de Wang utiliza una herramienta llamada espectroscopia cuántica de terahercios para visualizar y dirigir pares de electrones que se mueven a través de un superconductor. La herramienta utiliza destellos láser como una perilla de control para acelerar las supercorrientes y acceder a nuevos y potencialmente útiles estados cuánticos de la materia.

El grupo de Eom desarrolló la técnica de síntesis que produce películas delgadas cristalinas del superconductor a base de hierro con una calidad lo suficientemente alta como para revelar el modo Higgs. El grupo de Hellstrom desarrolló fuentes de deposición para el revelado de película delgada superconductora a base de hierro.

El grupo de Perakis lideró el desarrollo de modelos y teorías cuánticas para explicar los resultados de los experimentos y simular las características destacadas que provienen del modo de Higgs.

El trabajo ha sido apoyado por una subvención a Wang de la National Science Foundation y subvenciones a Eom y Perakis del Departamento de Energía de EE. UU.

"La ciencia interdisciplinaria es la clave aquí, ", Dijo Perakis." Tenemos física cuántica, Ciencia e Ingeniería de los Materiales, física de la Materia Condensada, láseres y fotónica con inspiraciones fundamentales, física de partículas y de altas energías ".

Hay buenos, razones prácticas para que los investigadores de todos esos campos trabajen juntos en el proyecto. En este caso, los estudiantes de los cuatro grupos de investigación trabajaron junto con sus asesores para lograr este descubrimiento.

"Científicos e ingenieros, Wang escribió en un resumen de la investigación:"Recientemente me di cuenta de que ciertos materiales, como superconductores, tienen propiedades que pueden explotarse para aplicaciones en información cuántica y ciencia de la energía, p.ej., Procesando, grabación, almacenamiento y comunicación ".