Facebook

Instagram

Unik observation av förstadium till Higgsmekanismen


2021-01-12

Den övre delen representerar experimentet med laser som lyser på 2D-fällan med atomer. På den nedre delen kan man se hur atomerna agerar då de parar ihop sig, medan vattnet representerar deras egenskaper som suprafluider (bilden är en illustration).
Bild: Jonas Ahlstedt, Lund University Bioimaging Centre
Den övre delen representerar experimentet med laser som lyser på 2D-fällan med atomer. På den nedre delen kan man se hur atomerna agerar då de parar ihop sig, medan vattnet representerar deras egenskaper som suprafluider (bilden är en illustration).

Genom att studera kalla atomer har forskare på ett unikt sätt kunnat observera ett förstadium till en kvantfasövergång, och därigenom studera fysikaliska processer som kan liknas vid den så kallade Higgsmekanismen. Upptäckten kan bland annat ge mer kunskap om kvantmekaniska processer som liknar de förlopp där ämnen ändrar form från gas, vätska eller fast form till ett annat tillstånd. Resultatet kan också ge mer kunskap om suprafluider och supraledare.

Många har kanske hört talas om Higgspartikeln, särskilt efter att Peter Higgs fått Nobelpriset i fysik 2013. Efter årtionden av försök kunde partikeln tillslut observeras vid partikelacceleratorn CERN. Higgsmekanismen försöker förklara varför elementarpartiklar – materiens minsta beståndsdelar – har massa.

I den kondenserade materiens fysik, alltså läran om vätskors och fasta materials egenskaper, har en analog teori utvecklats för att beskriva bland annat kvantmekaniska fasövergångar.

Forskare vid LTH har tillsammans med kollegor i Heidelberg i Tyskland och Århus i Danmark nyligen lyckats genomföra en studie, byggd runt ett unikt experiment i Tyskland, där denna analogi till Higgsmekanismen nu kan bekräftas i ett system med bara ett fåtal atomer.

– Den teoretiska grunden för hur kvantfasövergångar uppstår i system med ett fåtal partiklar började vi jobba med för fem år sedan, men nu har våra kollegor i Tyskland lyckats genomföra ett experiment som bekräftar den teorin med ovanligt hög precision, säger Johannes Bjerlin, tidigare postdoc vid LTH.

Detta har man kunnat göra genom att använda så kallade kalla atomer som studerats vid ett laboratorium i Heidelberg, där man alltså kunnat återskapa teoretiska modeller och faktiskt mäta vad som händer.

Själva experimentet är svårbegripligt för en utomstående, men handlar om att man stänger in atomerna i ett laserfält som bildar en slags fälla, där man kan studera dem i två dimensioner. För att lyckas måste atomerna vara extremt kalla.
Liknande studier har tidigare gjorts i större system, men i det nya experimentet har man kunnat isolera så få som fyra eller sex atomer, vilket experimentellt är mycket svårt att genomföra.

– Vi har lyckats leda i bevis att det vi ser är ett förstadium till en kvantfysikalisk process som man i partikelfysiken kallar Higgsmekanismen. Våra kollegor i Heidelberg har nu lyckats mäta de signaler som vi förutspådde i en tidigare teoretisk studie, säger Johannes Bjerlin.

Detta handlar om grundforskning, så något omedelbart användningsområde finns inte. Men kunskapen behövs för att förstå hur olika material kan bete sig. Johannes Bjerlin säger att studien också faller inom ramen för det som i dag kallas kvantsimulation.

En av de stora utmaningarna inom dagens forskning är att hantera de modeller som är så komplicerade att även de snabbaste datorerna inte klarar av att räkna på dem. Till exempel är de flesta system med flera växelverkande atomer i regel så komplicerade att dagens datorer är chanslösa.

– Men här har vi ett experiment som kan styras med stor precision, vilket är en stor fördel. Vissa beräkningar på en fysikalisk modell som är för komplicerade för en dator kan nämligen ibland utföras genom att skräddarsy ett experiment i ett helt annat system där man skapar en "simulation" av modellen. Man kan på så vis få svar på frågor man inte har kunnat räkna fram svar på, berättar Johannes Bjerlin.

Kunskapen kan också användas till att öka förståelsen av suprafluider, alltså vätskor som flödar helt utan viskositet. De kan alltså exempelvis flöda upp längs väggarna på en behållare. Det som forskarna tittat på i detta experiment är ett förstadium till den sortens vätskor. Detsamma gäller för supraledare, material med extremt stor elektrisk ledningsförmåga, något som det forskas mycket på.


Fakta:
Den teoretiska delen av forskningen har utförts av Johannes Bjerlin tillsammans med Stephanie M. Reimann, professor i matematisk fysik vid LTH i samarbete med professor Georg Bruun vid Århus universitet. Experimentet är utfört under ledning av professor Selim Jochim vid universitetet i Heidelberg. Arbetet vid LTH finansierades med hjälp av Vetenskapsrådets och Knut och Alice Wallenbergs Stiftelsens anslag.

Artikeln Observing the emergence of a quantum phase transition shell by shell” har publicerats i Nature.


Källa: Lunds universitet


Skriv ut





Ny handbok gör ansvaret för elanläggningar tydligare

Elsäkerhetsverket vill göra det enklare för den som har ansvar för en elanläggning att ta hand om den på rätt sätt. Därför ger myndigheten nu...

Läs mer
SiTAB 550
Chamara Kumaras forskning banar väg för ökad och mer kvalificerad användning av additiv tillverkning.

Simuleringar ger värdefulla kunskaper om metallers mikrostrukturer

Höga temperaturer och snabba temperaturförändringar ingår naturligt i processen vid additiv tillverkning. Därför är det extremt svårt att se hur...

Läs mer
Fridman 550
Mikael Svensson, verkstadschef på Sydsten i samtal med Abkatis säljare Johan Fredin.

Sydsten fick full koll på fordonen med nytt radarsystem

Oavsett vilket fordon man framför så är det av största vikt att man har bra uppsikt både fram, bak och åt sidorna. Sydsten i Dalby jobbar med riktigt stora maskiner...

Läs mer
Kapab
Webbkursen Slutna utrymmen lanseras i januari.

Ny webbutbildning ska säkra arbetet i slutna utrymmen

Under loppet av några år inträffade ett flertal tragiska dödsfall på fartyg i svenska hamnar orsakade av syrebrist i lastutrymmen. Det rörde sig om gaser som bildats...

Läs mer
Gloab550


Återvunnen plast blir nu till medicinlådor för Covid-vaccin

Nu börjar BASF, HIRSCH Porozell och eutecma tillverka speciallådor som ska ta Covid-19-vaccin ut till länder i hela världen. För första gången tillverkas lå...

Läs mer
DAFO
Molnlösningen från IFS kommer att användas av över 4 000 anställda och partner och utgör ett viktigt led i LKAB:s historiska transformation.

LKAB väljer IFS som stöd i resan mot den digitala gruvan

Med siktet inställt på koldioxidfri produktion år 2045 genomför den ledande gruv- och mineralkoncernen LKAB en av de största investeringarna i svensk historia. Då...

Läs mer
bilfinger
Det går framåt för Svenskt stål.

Fortsatt ökad stålproduktion i december

Under 2020 producerades sammanlagt 4 405 tusen ton råstål i Sverige. Det innebär en minskning med 6,7 procent jämfört med produktionen 2019. Under årets sista kvartal...

Läs mer
JM Indutech
Bild från utbildningssidan Metallkompetens.se.

Nytt utbildningskoncept från svensk metallindustri

För att möta industrins stora behov av kompetens så har metallbranschen nu tagit fram ett helt nytt koncept för sitt utbildningsmaterial. METALLKOMPETENS är ett nytt...

Läs mer
Hexagon
2020 investerade Atlas Copco Rental i fler nya ångpannor och tillbehör för leverans under åren 2020 - 2021. 

Atlas Copco investerar i ånga, expanderar hyresflottan

Atlas Copco förvärvade under 2018 Location Thermique Service (LTS), ett franskt företag specialiserat på uthyrning av ångpannor. LTS blev en del av divisionen Atlas Copco...

Läs mer
Idcon550
Hugo Wikström, entreprenör.

Fiskodling på land ny möjlighet vid massabruk

Framtidens matfisk ska odlas i symbios med massabruk, som i sin tur får näring till sina biofilter. Miljövänligt, ekonomiskt och energieffektivt. Det är idén i...

Läs mer
Stokvis
Den övre delen representerar experimentet med laser som lyser på 2D-fällan med atomer. På den nedre delen kan man se hur atomerna agerar då de parar ihop sig, medan vattnet representerar deras egenskaper som suprafluider (bilden är en illustration).

Unik observation av förstadium till Higgsmekanismen

Genom att studera kalla atomer har forskare på ett unikt sätt kunnat observera ett förstadium till en kvantfasövergång, och därigenom studera fysikaliska processer som...

Läs mer


Enerco etablerar sig i Stockholm

Enerco utökar sin industrisaneringsverksamhet och etablerar sig i Stockholm. Nio medarbetare, varav en gruppchef har tillsvidareanställts. Satsningen ligger i linje med Enercos ö...

Läs mer

Svensk sand är bäst i 3D-printern

Nästan all sand som används till 3D-printing idag kommer från Mellaneuropa och framförallt från Tyskland. Men den svenska sanden fungerar bättre än den...

Läs mer
Jernbro får Navistar-order på AGV-system.

Jernbro får Navistar-order på AGV-system

Jernbros affärsenhet Automation har tagit hem en order på AGV-system från Navistar, som kommer att användas i deras produktion av dieselmotorer. Navistar producerar...

Läs mer


Vattenfall och Kaunis Iron i nytt samarbete om elektrifierad fossilfri gruvdrift

Vattenfall AB och Kaunis Iron AB har tecknat en avsiktsförklaring om att utveckla en fossilfri och elektrifierad gruvdrift vid järnmalmsgruvan i Pajala.

Läs mer


Mest lästa













Finnsafety


Drivsystem

Edmolift












Laser components
Unica Media AB © 2014
Org.nr 556961-2624
Unica Media AB
Hammarby Fabriksväg 23
120 30 Stockholm

Kontakt
info(at)unicamedia.se
Annonsering
annons(at)unicamedia.se