Fysiker vid universitetet i Bonn har lyckats sätta en supraledande gas i ett exotiskt tillstånd. Deras experiment tillåter ny inblick i egenskaperna hos Higgs -partikeln, men också grundläggande egenskaper hos superledare. Publikationen, som redan finns på nätet, kommer snart att visas i tidningen Naturfysik .

För deras experiment, forskare vid universitetet i Bonn använde en gas gjord av litiumatomer, som de svalnade avsevärt. Vid en viss temperatur, gasens tillstånd förändras plötsligt:​​Det blir en superledare som leder en ström utan motstånd. Fysiker talar också om en fasövergång. En liknande plötslig förändring sker med vatten när det fryser.

Litiumgasen ändras till ett mer ordnat tillstånd vid sin fasövergång. Detta inkluderar bildandet av så kallade Cooper-par, som är kombinationer av två atomer som beter sig som en enda partikel utåt.

Partner-dansatomer

Dessa par beter sig fundamentalt annorlunda än enskilda atomer:De rör sig tillsammans och kan göra det utan att sprida sig på andra atomer eller par. Detta är anledningen till supraledningen. Men vad händer när du försöker excitera paren?

"Vi upplyste gasen med mikrovågsstrålning, "förklarar professor dr. Michael Köhl från Physics Institute vid universitetet i Bonn." Detta gjorde det möjligt för oss att skapa ett tillstånd där paren börjar vibrera och kvaliteten på superledningen därför oscillerade mycket snabbt:Ett ögonblick var gasen en bra superledare, nästa en dålig. "

Denna vanliga oscillation av Cooper -paren motsvarar Higgs -bosonet som upptäcktes vid CERN Accelerator 2013. Eftersom detta tillstånd är mycket instabilt, bara en handfull arbetsgrupper världen över har lyckats producera den.

Experimenten ger en inblick i vissa fysiska egenskaper hos Higgs -bosonet. Till exempel, fysikerna hoppas att sådana här studier gör det möjligt för dem att bättre förstå förfallet av denna extremt kortlivade partikel på medellång sikt.

Snabbkopplingsbara supraledare

Men experimenten är också intressanta av en annan anledning:De visar ett sätt att slå på och av supraledning mycket snabbt. Superledare försöker normalt förbli i sitt ledande tillstånd så länge som möjligt. De kan avskräcks genom uppvärmning, men det här är en mycket långsam process. Experimenten visar att detta i princip också kan vara över tusen gånger snabbare. Denna insikt kan öppna helt nya applikationer för supraledare.

Bonn -forskarnas framgångar bygger också på ett framgångsrikt samarbete mellan teori och experiment:"Vi teoretiskt förutspådde fenomenen, "förklarar professor Dr. Corinna Kollath från Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik vid universitetet i Bonn." Under experimenten vid Physics Institute, Prof. Köhl och hans kollegor visste exakt vad de skulle leta efter. "