近日，中外科學(xué)家團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)軸向希格斯模式的量子激發(fā)態(tài)，或有助于未來在室溫條件下對(duì)量子系統(tǒng)進(jìn)行研究和優(yōu)化。相關(guān)成果發(fā)表在《自然》(Nature)。圖片來自《自然》(Nature) QCf
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前述團(tuán)隊(duì)由美國(guó)波士頓學(xué)院研究人員領(lǐng)導(dǎo)，并由美國(guó)能源部國(guó)家量子信息科學(xué)研究中心QSC提供支持。團(tuán)隊(duì)成員有哈佛大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校、耶魯大學(xué)、華盛頓大學(xué)等科學(xué)家，其中還包括中國(guó)科學(xué)院固體物理研究所副研究員呂紅艷。 bV*zMoD#  
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要理解軸向希格斯模式，首先要了解物理學(xué)最基本的理論之一：粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型。如圖所示，“圓盤”代表了粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型，每個(gè)字母均表示一種基本粒子，即內(nèi)部沒有結(jié)構(gòu)、無法分割的粒子。粒子間相互作用，解釋了世界的構(gòu)成，并形成了一個(gè)系統(tǒng)，即標(biāo)準(zhǔn)模型。 }~r6>7I  
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“圓盤”最外圈為六種夸克和六種輕子，輕子包括人們所熟知的電子、μ介子、τ介子和它們相對(duì)應(yīng)的中微子；中間一圈為光子、膠子、W玻色子、Z玻色子，均是傳遞相互作用的粒子；最中心的則是希格斯玻色子（即“上帝粒子”），于2012年在CMS和ATLAS（即歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上的實(shí)驗(yàn)）兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中同時(shí)發(fā)現(xiàn)。希格斯玻色子賦予了前述其它基本粒子的質(zhì)量。 [=6~"!P}  
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常規(guī)希格斯模式是由粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型中為基本粒子提供質(zhì)量的希格斯機(jī)制所形成。與常規(guī)希格斯模式不同，軸向希格斯模式在室溫下就可以進(jìn)行觀測(cè)。室溫條件這一特性可以幫助科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中更有效、更經(jīng)濟(jì)地操控量子材料，以實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用，包括新一代存儲(chǔ)器和光電設(shè)備。而以往這些設(shè)備通常都需要極低的溫度條件。 N"RYM~c7  
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軸向希格斯模式在稀土三碲化物(RTe3)中表現(xiàn)為低能激發(fā)。稀土碲化物是一類以展現(xiàn)電荷密度波(CDW)相互作用而聞名的量子材料。 ;kW}'&Ug  
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為了測(cè)量軸向希格斯模式，研究人員使用拉曼光譜來觀測(cè)量子路徑干涉。量子路徑干涉可用于展示量子力學(xué)對(duì)物質(zhì)的控制作用。拉曼光譜分析法是基于印度科學(xué)家C.V.拉曼(Raman)所發(fā)現(xiàn)的拉曼散射效應(yīng)，對(duì)與入射光頻率不同的散射光譜進(jìn)行分析，得到分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)方面信息，以表征復(fù)雜材料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的分析方法。他們?cè)诙鄠�(gè)稀土CDW系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了量子路徑干涉，并且這種現(xiàn)象一直持續(xù)到室溫，對(duì)軸向希格斯模式與附近聲子的混合或材料中的振動(dòng)不敏感。 Ja