Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  

Recommended Posts

Na University of California Riverside dokonano odkrycia pewnej właściwości dwuwarstwowego grafenu (BLG), które uczeni przyrównują do odkrycia bozonu Higgsa. Dwuwarstwowy grafen, podobnie jak grafen jednowarstwowy, charakteryzuje się bardzo dobrym przewodnictwem, elektrony w nim poruszają się bardzo szybko. Jednak fizycy z Kalifornii zauważyli, że gdy liczba elektronów w takim grafenie jest bliska zeru, materiał staje się izolatorem. BLG zmienia się w izolator, gdyż dochodzi do spontanicznej organizacji elektronów. Zamiast swobodnie wędrować, zaczynają poruszać się w zorganizowany sposób. Zjawisko to jest znane jako spontaniczne złamanie symetrii i ma ono olbrzymie znaczenie, gdyż u jego podstaw leżą właściwości, które powodują, że cząstki mają masę - mówi profesor Chun Ning Lau.

Profesor Allan MacDonald, współautor badań, dodaje, że udało się zmierzyć masę cząstek kwantowych nowego typu, które występują tylko w kryształach BLG. Zasady fizyczne, które nadały tym cząstkom masę są bardzo bliskie zasadom, które powodują, że masa protonu w jądrze atomu jest znacznie większa niż masa kwarków, z których jest on zbudowany. Cząstka znaleziona przez nasz zespół jest zbudowana z elektronów, nie z kwarków. Warto tutaj dodać, że zespół z University of California nie działał na ślepo. Istniały teoretyczne podstawy do przypuszczeń, że w morzu elektronów w dwuwarstwowym grafenie może pojawić się nowa cząstka.

Praktyczną implikacją badań jest stwierdzenie, że przerwa energetyczna w BLG zwiększa się wraz z rosnącym natężeniem pola magnetycznego. Przerwa energetyczna (pasmo wzbronione) w ciałach stałych to taki zakres energii, w którym elektrony są silnie rozpraszane, w wyniku czego nie występują elektrony o takim właśnie zakresie energii. Jej obecność decyduje o właściwościach materiału. W metalach ona nie występuje, w półprzewodnikach jest mała, w izolatorach duża. Istnienie przerwy energetycznej w krzemie pozwala na wykorzystanie go w elektronice, gdyż umożliwia przełączanie krzemu pomiędzy stanem, w którym przepływ elektronów jest możliwy, a takim, w którym jest niemożliwy.

W jednowarstwowym grafenie przerwa energetyczna w naturalny sposób nie występuje, przez co zbudowane zeń urządzenie nie może być wyłączone. Z punktu widzenia zastosowań w elektronice to kolosalna wada. BLG może być za to wyłączone. Jesteśmy dopiero na początku naszych badań i na razie przerwa jest zbyt wąska, by dwuwarstwowy grafen można było zastosować w praktyce. Jednak badania dają nam olbrzymią nadzieję i wskazują na możliwe rozwiązania - grafen trójwarstwowy i czterowarstwowy, które prawdopodobnie będą miały znacznie szersze pasmo wzbronione, umożliwiające wykorzystanie ich w technologiach cyfrowych. Już zaczęliśmy badać takie materiały - mówi Lau.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas konferencji Large Hadron Collider Physics 2020 eksperymenty ATLAS i CMS przedstawiły najnowsze wyniki dotyczące rzadkich sposobów rozpadu bozonu Higgsa produkowanego na Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN. Nowe kanały obejmują rozpady Higgsa na bozon Z, współodpowiedzialny za słabe oddziaływania jądrowe, oraz inną cząstkę, jak również rozpady na cząstki „niewidzialne”. Te pierwsze, w razie rozbieżności z przewidywaniami Modelu Standardowego, mogą świadczyć o zjawiskach wykraczających poza znaną nam fizykę (tzw. nowa fizyka), podczas gdy niewidzialne rozpady cząstki Higgsa rzuciłyby nowe światło na naturę cząstek tzw. ciemnej materii kosmicznej. Przedstawione analizy oparte są o całość danych zebranych w latach 2015-2018, czyli około miliarda milionów zderzeń proton-proton.
      Eksperyment ATLAS zmierzył częstość rozpadu Higgsa na Z i foton (γ) na 2.0+1.0−0.9 częstości przewidzianej w Modelu Standardowym, tym samym zbliżając się do czułości umożliwiającej obserwację ewentualnych odstępstw od przewidywań modelu. Eksperyment CMS poszukiwał o wiele rzadszych rozpadów na Z i mezon ρ lub φ i stwierdził, że w nie więcej niż 1.9% przypadków może nastąpić rozpad na Zρ, a nie więcej niż w 0.6% przypadków na Zφ. Obserwacja tego typu rozpadów przy obecnie zebranej ilości danych świadczyłaby o zjawiskach związanych z istnieniem nowej fizyki.
      Niektóre hipotezy dotyczące nowej fizyki przewidują, że bozon Higgsa może rozpadać się na dwie tzw. słabo oddziałujące masywne cząstki (ang.: WIMP), odpowiedzialne za ciemna materię kosmiczną, a niewidoczne dla aparatury eksperymentalnej. Zespół eksperymentu ATLAS wykluczył, aby prawdopodobieństwo takiego procesu przekraczało 13%. Analogiczne wykluczenie rozpadu bozonu Higgsa na parę tzw. ciemnych fotonów przedstawiła współpraca CMS.
      Polskie grupy z IFJ, AGH i UJ w Krakowie współtworzą zespól eksperymentu ATLAS, a grupy eksperymentalne z UW i NCBJ w Warszawie uczestniczą w eksperymencie CMS.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po sześciu latach od odkrycia bozonu Higgsa udało się zaobserwować jego rozpad na kwarki b (kwarki niskie). Zaobserwowane zjawisko jest zgodne z hipotezą mówiącą, że pole kwantowe bozonu Higgsa nadaje masę kwarkom b.
      Model Standardowy przewiduje, że w 60% przypadków bozon Higgsa rozpada się na kwarki b, drugie najbardziej masywne kwarki. Przetestowanie tego założenia jest niezwykle ważne, gdyż opiera się ono na hipotezie, że to właśnie bozon Higgsa nadaje masę cząstkom elementarnym.
      Dokonanie najnowszego odkrycia trwało aż sześć lat, gdyż zidentyfikowanie sposobu rozpadu bozonu Higgsa nie jest łatwe. Podczas wielu zderzeń proton-proton dochodzi do pojawienia się kwarków b, przez co wyizolowanie tych kwarków, które powstały wskutek rozpadu Higgsa jest bardzo trudne. Znacznie łatwiej jest wyizolować rzadsze rodzaje rozpadu Higgsa, jak na przykład jego rozpad do pary fotonów.
      W końcu, po sześciu latach się udało. To kamień milowy w badaniu bozonu Higgsa, mówi Karl Jakobs, rzecznik prasowy eksperymentu ATLAS. Od czasu zaobserwowania przed rokiem rozpadu bozonu Higgsa do leptonów tau zespoły pracujące przy CMS i ATLAS obserwowały, jak z bozonu Higgsa powstają najbardziej masywne fermiony: tau, kwark górny, a teraz kwark b, dodaje Joel Butler, rzecznik prasowy CMS.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed czterema miesiącami zamknięto Tevatron, niezwykle zasłużony dla nauki akcelerator cząstek z amerykańskiego Fermilab. Jednak prowadzone w nim w przeszłości prace ciągle umożliwiają dokonywanie kolejnych odkryć.
      Akcelerator dostarczył olbrzymiej ilości danych, których analiza i interpretacja ciągle nie zostały zakończone.
      Podczas konferencji we Włoszech poinformowano, że dane z Tevatronu wskazują, iż podczas zderzeń protonów z antyprotonami pojawiały się liczne sygnały, których źródłem może być bozon Higgsa o masie pomiędzy 117-131 GeV. Statystyczne prawdopodobieństwo wynosi 2,6 sigma, co oznacza, że istnieje 0,5% szansy, iż sygnały są przypadkowe. Jest więc ono zbyt niskie, by jednoznacznie rozstrzygnąć o istnieniu bozonu w tym przedziale, jednak znaczenie odkrycia polega na tym, iż potwierdza ono obserwacje dokonane w Wielkim Zderzaczu Hadronów. Wynika z nich, że Boska Cząstka, o ile istnieje, może mieć masę około 125 gigaelektronowoltów.
      Dane z Tevatronu są tym cenniejsze, iż akcelerator pracował w inny sposób niż LHC i obserwował inne rodzaje rozpadu cząstek, zatem można stwierdzić, że podobne wyniki uzyskano różnymi metodami. Ponadto LHC uzyskało swoje wyniki z 5 odwrotnych femtobarnów, ale przy energii 7 teraelektronowoltów. Ilość danych z Tevatrona to 10 odwrotnych femtobarnów uzyskanych przy energii 2 TeV.
      W bieżącym roku, jak informowaliśmy, LHC będzie pracował z energią 8 TeV. To powinno pozwolić na uzyskanie danych o statystycznym prawdopodobieństwie wynoszącym 5 sigma. To wystarczy, by ogłosić odkrycie bozonu Higgsa. O ile, oczywiście, on istnieje.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas dzisiejszej konferencji prasowej naukowcy pracujący przy eksperymentach ATLAS i CMS Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) poinformowali o stanie poszukiwań bozonu Higgsa. Z analizy danych uzyskanych przez ATLAS wynika, że masa Boskiej Cząstki - o ile w ogóle ona istnieje - znajduje się w przedziale 116-130 gigaelektronowoltów (GeV). Dane CMS wskazują na przedział 115-127 GeV. To bardzo wysoka zgodność, ale jeszcze zbyt mała by stwierdzić, że bozon Higgsa został odkryty.
      Poprzednia konferencja na temat poszukiwania bozonu, podczas której informowano o zakresie 114-145 GeV, odbyła się przed dwoma miesiącami.
      Bozon, o ile w ogóle istnieje, rozpada się niezwykle szybko. Naukowcy szukają właściwie nie samego bozonu, co śladów po jego rozpadzie. Dotychczas badano różne zakresy masy i różne rodzaje rozpadu. Wszystkie wykluczono i do sprawdzenia pozostał jeszcze dość wąski zakres energii.
      W przedziale 124-126 GeV zauważono bardzo interesujące sygnatury, które mogą świadczyć o istnieniu bozonu Higgsa. Wciąż jednak dysponujemy zbyt małą ilością danych, by ostatecznie potwierdzić jego znalezienie, bądź orzec, że Boska Cząstka nie istnieje.
      Obecnie Wielki Zderzacz Hadronów, który szczegółowo opisaliśmy we wcześniejszym artykule, nie pracuje. Zgodnie z planem jest on wyłączany w okresie zimowym. To jednak nie oznacza, że nie pracują też naukowcy. Przez najbliższe miesiące będą oni dokonywali kolejnych analiz uzyskanych danych. W marcu będzie miała miejsce kolejna konferencja dotycząca bozonu Higgsa. Na ostateczne potwierdzenie jego istnienia będziemy musieli poczekać do przyszłego roku.
      Istnienie bozonu Higgsa jest postulowane przez Model Standardowy, który stwierdza, że znane nam cząstki - kwarki i leptony - posiadają masę dzięki oddziaływaniu z polem Higgsa, którego nośnikami są właśnie bozony Higgsa.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Bozon Higgsa ma już coraz mniej miejsc, w których może się ukryć. Dwa zespoły badaczy pracujące w ramach eksperymentów CMS i Atlas na Wielkim Zderzaczu Hadronów wyeliminowały około 95% procent zakresu masy, w którym może występować Boska Cząsteczka.
      Higgs, jeśli istnieje, znajduje się pomiędzy 114 a 145 gigaelektronowoltów - powiedział podczas konferencji Lepton-Proton profesor Vivek Sharma z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego. Naukowiec jest odpowiedzialny za prace prowadzone w ramach CMS.
      Naukowcy już przed kilkoma tygodniami zaobserwowali pewne sygnały, które mogą świadczyć o znalezieniu bozonu Higgsa, jednak wciąż dysponują zbyt małą ilością danych, by mieć pewność, że odkryli to, czego szukali.
      Wchodzimy w bardzo ekscytującą fazę poszukiwań bozonu Higgsa. Jeśli istnieje on w zakresie 114-145 GeV, to wkrótce powinniśmy zacząć otrzymywać statystycznie znaczący nadmiar sygnałów w porównaniu z sygnałami tła. A jeśli ich nie otrzymamy, to należy całkowicie wykluczyć ten zakres masy. Tak czy inaczej idziemy w kierunku wielkiego odkrycia, które prawdopodobnie nastąpi przed końcem bieżącego roku - mówi Sharma.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...