p Uma equipe liderada pelo Laboratório Nacional de Oak Ridge, do Departamento de Energia, usou técnicas sofisticadas de espalhamento de nêutrons para detectar um estado quântico indescritível conhecido como modo de amplitude de Higgs em um material bidimensional. p O modo de amplitude de Higgs é um primo de matéria condensada do bóson de Higgs, a célebre partícula quântica teorizada na década de 1960 e comprovada experimentalmente em 2012. É uma das várias peculiaridades, modos coletivos de matéria encontrados em materiais no nível quântico. Ao estudar esses modos, pesquisadores de matéria condensada descobriram recentemente novos estados quânticos conhecidos como quasipartículas, incluindo o modo Higgs.

p Esses estudos fornecem oportunidades únicas para explorar a física quântica e aplicar seus efeitos exóticos em tecnologias avançadas, como eletrônica baseada em spin, ou spintrônica, e computação quântica.

p "Excitar as quasipartículas quânticas de um material de uma forma que nos permite observar o modo de amplitude de Higgs é bastante desafiador, "disse Tao Hong, um cientista de instrumentos da Divisão Quantum Condensed Matter do ORNL.

p Embora o modo de amplitude de Higgs tenha sido observado em vários sistemas, "o modo de Higgs muitas vezes se tornava instável e decaía, encurtando a oportunidade de caracterizá-lo antes de perdê-lo de vista, "Hong disse.

p A equipe liderada pelo ORNL ofereceu um método alternativo. Os pesquisadores selecionaram um cristal composto de brometo de cobre, porque o íon cobre é ideal para estudar efeitos quânticos exóticos, Hong explicou. Eles começaram a delicada tarefa de "congelar" as partículas de nível quântico em agitação do material, baixando sua temperatura para 1,4 Kelvin, o que é cerca de 457,15 graus Fahrenheit negativos.

p Os pesquisadores ajustaram o experimento até que as partículas atingissem a fase localizada perto do ponto crítico quântico desejado - o ponto ideal onde os efeitos quânticos coletivos se espalham por grandes distâncias no material, que cria as melhores condições para observar um modo de amplitude de Higgs sem decadência.

p Com o espalhamento de nêutrons realizado no Reator Isotópico de Alto Fluxo de ORNL, a equipe de pesquisa observou o modo Higgs com uma vida útil infinita:sem decadência.

p "Há um debate contínuo na física sobre a estabilidade desses modos de Higgs muito delicados, "disse Alan Tennant, cientista-chefe do Diretório de Ciências Neutron do ORNL. "Este experimento é muito difícil de fazer, especialmente em um sistema bidimensional. E, ainda, aqui está uma observação clara, e está estabilizado. "

p A observação da equipe de pesquisa fornece novos insights sobre as teorias fundamentais subjacentes a materiais exóticos, incluindo supercondutores, sistemas de onda de densidade de carga, sistemas bosônicos ultracold e antiferromagnetos.

p "Essas descobertas estão tendo amplo impacto em nossa compreensão do comportamento dos materiais em escala atômica, "Hong acrescentou.

p O estudo, intitulado, "Observação direta do modo de amplitude de Higgs em um antiferroímã quântico bidimensional próximo ao ponto crítico quântico, "foi publicado em Física da Natureza .