Observan por primera vez el análogo del Bosón de Higgs en superconductores

Foto: UC

Físicos israelíes y alemanes han reportado las primeras observaciones del análogo de del Bosón de Higgs, más conocida como 'partícula de Dios', en los materiales superconductores.

   

A diferencia de las costosas colisiones subatómicas del CERN, estos hallazgos, presentados en Nature Physics, se lograron a través de experimentos llevados a cabo en un laboratorio convencional a un costo relativamente bajo, destaca la Universidad Bar-Ilan (Israel) en un comunicado.

 

El descubrimiento del bosón de Higgs verificaba el Modelo Estándar, que predijo que las partículas adquieren masa al pasar por un campo que ralentiza su movimiento a través del vacío del espacio. "Así como los experimentos del CERN revelaron la existencia del bosón de Higgs en un ambiente de acelerador de alta energía, ahora hemos puesto de manifiesto un análogo del Bosón de Higgs en los superconductores", dice el profesor Aviad Frydman, miembro del Departamento de Física de la Universidad Bar-Ilan, quien dirigió el estudio junto con el Martin Dressel, de la Universidad de Stuttgart.

 

El estudiante de doctorado Daniel Sherman, miembro del laboratorio de Bar-Ilan de Frydman, llevó a cabo gran parte de la investigación y está considerado como el primer autor de la publicación.

 

Frydman explica que el nuevo descubrimiento trae la búsqueda del bosón de Higgs de nuevo a su origen. "Irónicamente, mientras que la discusión acerca de este eslabón perdido en el Modelo Estándar se inspiró en la teoría del superconductor, el modo de Higgs nunca fue observado en los superconductores a causa de dificultades técnicas. Dificultades que hemos logrado superar."

 

NUEVO MÉTODO

 

En su publicación Nature Physics, Frydman y sus colegas describen un nuevo método para la realización de experimentos de física de Higgs. "La alta energía necesaria para excitar un modo de Higgs en los superconductores tiende a romper los pares de electrones trabajando como una carga básica de este tipo de material. Esto provoca una rápida degradación en pares partícula-agujero, y suprime la naturaleza superconductora del material", dice Frydman.

 

"Hemos resuelto este problema mediante el uso de películas superconductoras desordenadas y ultra-delgadas de nitrito de niobio (NbN) y óxido de indio (InO) cerca del punto crítico superconductor-aislante, un estado en el cual la teoría reciente predijo la rápida desintegración del Higgs ya no ocurriría. Esto creó las condiciones para excitar un modo de Higgs a energías relativamente bajas ".

 

Según Frydman, la observación del mecanismo de Higgs en los superconductores es importante porque revela cómo un solo tipo de proceso físico se comporta bajo condiciones drásticamente diferentes de energía. "Excitar el modo de Higgs en un acelerador de partículas requiere enormes niveles de energía, en la escala de gigaelectronvoltios. El fenómeno paralelo en los superconductores se produce en una escala diferente, sólo una milésima parte de un único electrónvoltio. Lo que es interesante es ver cómo, incluso en estos sistemas muy dispares, funciona la misma física fundamental".

 

Por otra parte, la naturaleza robusta del modo de Higgs observada en los superconductores podría hacer más fácil a los científicos estudiar la aún controvertida "partícula de Dios" - el escurridizo "eslabón perdido" en la teoría estándar de la física de partículas que se cree responsable de impartir masa a toda la materia en el universo. Gracias a este nuevo enfoque, es posible que pronto será posible resolver los viejos misterios de la física fundamental, a través de experimentos llevados a cabo - no en un complejo acelerador de millones de euros - sino en un laboratorio normal.