激光控制超导体内造出“上帝粒子”

希格斯玻色子（Higgs boson）示意图。(ShutterStock)

即使不是专业学物理的人大概也都听说过希格斯玻色子（Higgs boson）。诺贝尔奖获得者莱德曼（Leon Lederman）著书将其称为“上帝粒子”。

现在，美国爱荷华州立大学（Iowa State University）物理学副教授王济刚（Jigang Wang，音译）和多位来自其它领域的研究人员，在超导体内发现了这种粒子状态。

超导体是没有电阻的导电材料，通常需要在极低的温度下实现。这份1月11日发表在《自然·通讯》（Nature Communications）期刊上的研究称，在实验室内，在基于铁金属的、温度相对高一些（仍然是非常低的温度下）、多个能量级的非常规超导体内，发现了短时间存在的“希格斯玻色子”。

希格斯模式是原子在量子维度内一种状态，研究人员发现可以通过每秒几万亿太赫兹的激光脉冲照射在超导体上实现和控制，在不同的能级态都可以造出并具有互动。

王济刚说，这种超导体内的希格斯模式在开发新的量子感应器上具有潜在用途。“就像大型强子对撞机（LHC）可以使用希格斯粒子侦测暗能量或反物质帮助我们进一步探索宇宙的起源，我们这种一张桌子就能放得下的希格斯模式感应器可以帮助我们探索物质量子态下隐藏的秘密。”

他进一步解释说，这项研究将推动用于高速计算机和信息科技的新一轮“量子变革”。“这是这种来自奇异的量子世界的物质在现实世界的用途之一。”

这份研究至少汇集了三个领域专家的特长得以实现，包括王济刚小组使用量子太赫兹光谱仪，用于观测和控制电子在超导体内的移动；威斯康星大学麦迪逊分校（University of Wisconsin-Madison）材料科学和工程学教授严昌本（Chang-beom Eom，音译）小组开发了一种合成的铁基晶体薄膜超导高质量材料；阿拉巴马大学伯明翰分校（The University of Alabama at Birmingham）物理学教授佩拉基斯（Ilias Perakis）小组负责理论模型和对实验结果的阐述。

佩拉基斯说：“跨领域科学合作是这项研究的关键，我们汇集了量子物理学、材料工程学、凝聚态物理学、激光和光子学的专家，以及来自基础物理、高能物理和粒子物理学的灵感。”