Einfache Sprache: Higgs-Boson - was ist das?

In einfachen Worten, das Higgs-Boson – das ist die teuerste Teilchen für alle Zeiten. Wenn für die Entdeckung des Elektrons, zum Beispiel, war genug Vakuum-Röhre und ein paar brillante Köpfe, die Suche nach Higgs-Boson verlangte eine experimentelle Energie, die selten auf der Erde. Der large Hadron Collider braucht keine Einführung als eines der bekanntesten und erfolgreichsten wissenschaftlichen Experimenten, aber seine Profil-Partikel, wie zuvor, eingehüllt in Geheimnis für einen Großteil der Bevölkerung. Sie wurde als Fragment Gottes, jedoch, Dank der Bemühungen von buchstäblich tausenden Wissenschaftlern, wir sollten nicht mehr Ihre Existenz auf den glauben.

Letzte unbekannte

Was ist das Higgs-Boson und worin die Bedeutung seiner Entdeckung? Warum wurde er der Gegenstand einer so großen Hype, der Finanzierung und der Desinformation? Aus zwei Gründen. Erstens, es war die Letzte unentdecktes Teilchen, die für die Bestätigung des Standardmodells der Physik. Seine Entdeckung bedeutete, dass eine ganze Generation von wissenschaftlichen Publikationen war nicht vergebens. Zweitens, dieses Boson verleiht anderen Teilchen Ihre Masse, was verleiht ihm eine Besondere Bedeutung und eine gewisse „Magie». Wir neigen dazu, der Masse wie von einer inneren Eigenschaft der Dinge, aber die Physiker glauben anders. Einfach ausgedrückt, ist das Higgs-Boson – diese Partikel, ohne die Masse grundsätzlich nicht existiert.

Noch ein Feld

Der Grund liegt in dem sogenannten Higgs-Feld. Es wurde beschrieben, noch bis zum Higgs-Boson, weil seine Physik berechnet für die Bedürfnisse Ihrer eigenen Theorien und Beobachtungen, forderten die Verfügbarkeit eines neuen Feldes, dessen Wirkung sich ausbreitet würde auf das ganze Universum. Verstärkung Hypothesen durch die Erfindung neuer Komponenten des Universums gefährlich. In der Vergangenheit, zum Beispiel, dies führte zur Schaffung der Theorie des äthers. Aber je mehr produziert mathematischen Berechnungen, desto größer ist die Physik verstanden, dass das Higgs-Feld muss in der Realität existieren. Das einzige Problem war das fehlen von praktischen Möglichkeiten, seine Beobachtungen.

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Im Standard-Modells der Elementarteilchen Masse erhalten durch einen Mechanismus, basierend auf die Existenz des Higgs-Feldes, alles durchdringenden Raum. Er schafft Higgs-Bosonen, welche erfordert eine große Menge an Energie, und das ist der Hauptgrund dafür, warum die Wissenschaftler brauchen in der modernen Teilchenbeschleunigern für die Durchführung der hochenergetischen Experimenten.

Woher kommt die Masse?

Die Kraft der schwachen nuklearen Wechselwirkungen mit Zunehmender Entfernung rasch ab. Gemäß der Quantenfeldtheorie, das bedeutet, dass die Partikel, die an Ihrer Erstellung – W - und Z-Bosonen, ü Masse besitzen müssen, im Gegensatz zu глюонов und Photonen, die keine Masse.

Das Problem besteht darin, dass die Kalibrier-Theorie operieren nur безмассовыми Elementen. Wenn die Kalibrier-Bosonen haben eine Masse, eine solche Hypothese kann nicht vernünftig definiert ist. Der Mechanismus der Higgs vermeidet dieses Problem durch die Einführung eines neuen Feldes, das sogenannte Higgs-Feld. Bei hohen Energien Gauge Bosonen Masse nicht besitzen, und die Hypothese funktioniert wie erwartet. Bei niedrigen Energien das Feld bewirkt eine Verletzung der Symmetrie, die es ermöglicht, die Elemente haben eine Masse.

Was ist ein Higgs-Boson?

Feld Higgs-Teilchen erzeugt, die so genannte Schwachsinn handelt Higgs-Boson. Theorie Ihre Masse nicht festgelegt, sondern als Ergebnis des Experiments wurde festgestellt, dass er gleich 125 GeV. Einfach ausgedrückt, ist das Higgs-Boson Ihre Existenz endgültig bestätigt Standard-Modell.

Der Mechanismus, Higgs-Feld und tragen den Namen des schottischen Wissenschaftlers Peter Higgs. Obwohl er nicht der erste war, wer war es, der diese Begriffe, sondern, wie so oft in der Physik, war einfach die Tatsache, nach wem Sie benannt wurden.

Verletzung der Symmetrie

Es wurde Angenommen, dass das Higgs-Feld ist dafür verantwortlich, dass Teilchen, die eine Masse nicht müssen, von Ihr besaßen. Es ist ein universelles Medium, наделяющая Teilchen ohne Masse der verschiedenen Massen. Eine solche Verletzung der Symmetrie erklären in Analogie mit dem Licht – alle Wellenlängen bewegen sich im Vakuum mit der gleichen Geschwindigkeit, in einem PRISMA gleichen jede Wellenlänge zugeordnet werden kann. Es ist sicherlich falscher Analogie, so wie weißes Licht enthält alle Wellenlängen, aber das Beispiel zeigt, scheint die Schaffung von Higgs-Feld Masse durch die Störung der Symmetrie. Das PRISMA bricht die Symmetrie der Geschwindigkeit der verschiedenen Wellenlängen des Lichts, indem Sie Sie, und das Feld Higgs-Boson wird angenommen, bricht die Symmetrie der Massen einiger Teilchen, die sonst symmetrisch безмассовы.

Einfachen Worten zu erklären Wie das Higgs-Boson? Erst vor kurzem Physik verstanden, dass wenn das Feld Higgs-Boson wirklich existiert, seine Wirkung erfordert den entsprechenden Medien mit Eigenschaften, Dank denen es beobachtet werden kann. Es wurde angenommen, dass diese Partikel gehörte zur бозонам. Das Higgs-Boson einfacher Sprache – das ist die so genannte Energie-Träger, so wie Photonen die Träger der elektromagnetischen Felder des Universums. Photonen, in einem gewissen Sinne sind seine lokalen возбуждениями so wie das Higgs-Boson ist eine lokale Erregung seine Felder. Beweis für die Existenz von Teilchen mit Physikern erwarteten Eigenschaften war faktisch gleichbedeutend mit dem direkten Nachweis der Existenz des Feldes.

Das Experiment

Viele Jahre Planung erlaubt eine Große адронному коллайдеру (LHC) Erfahrung werden, ausreichend für eine mögliche Widerlegung der Theorie der Higgs-Boson. 27-km-Ring Hochleistungs-Elektromagneten geladene Teilchen beschleunigen kann bis zu signifikanten Anteil der Lichtgeschwindigkeit, wodurch eine Kollision mit ausreichender Kraft, um Sie zu teilen in Ihre Bestandteile, sowie verformen den Raum um den Punkt des Aufpralls. Es wird geschätzt, dass bei der Kollision Energie genug High-Level-Boson aufladen kann, so dass er auseinander fällt und das kann man beobachten. Diese Energie war so groß, dass einige sogar in Panik und prophezeiten das Ende der Welt und die Phantasie der anderen verbreitete sich so, dass die Entdeckung des Higgs-Boson beschrieben, wie die Möglichkeit, einen Einblick in eine Alternative Dimension.

Die Endgültige Bestätigung

Die Ursprünglichen Beobachtungen schien tatsächlich widerlegten Vorhersagen, und keine Anzeichen von Teilchen gefunden werden konnte. Einige Forscher, die an der Kampagne für die Verteilung der Milliarden Dollar, gab es sogar im Fernsehen kleinlaut und erklärte die Tatsache, dass die Widerlegung einer wissenschaftlichen Theorie ebenso wichtig wie seine Bestätigung. Nach einiger Zeit jedoch, die Messung nahm Gestalt an in das Gesamtbild, und 14. März 2013 CERN offiziell angekündigt, die Bestätigung der Existenz der Teilchen. Es gibt Gründe für die Annahme der Existenz von mehrfachen Bosons, aber diese Idee braucht eine weitere Studie.

Zwei Jahre nach dem CERN kündigte die Eröffnung Teilchen, die Wissenschaftler, die am large Hadron Collider, konnten dies bestätigen. Einerseits ist es zu einem großen Sieg für die Wissenschaft, und andererseits viele Wissenschaftler war enttäuscht. Wenn jemand gehofft hatte, dass das Higgs-Boson Teilchen wird, das führt zu dem seltsamen und erstaunlichen Bereiche außerhalb des Standardmodells ü Supersymmetrie, dunkle Materie, dunkle Energie, – leider, es war nicht so.

Eine Studie in Nature Physics, bestätigte Zerfall in Fermionen. Das Standardmodell sagt Voraus, dass, einfach ausgedrückt, das Higgs-Boson ist ein Teilchen, das gibt фермионам Ihre Masse. Der Detektor CMS Collider schließlich bestätigte deren Zerfall in Fermionen – die unteren Quarks und Tau-Leptonen.

Higgs-Boson einfachen Worten: was ist das?

Die Vorliegende Studie schließlich bestätigt, dass das Higgs-Boson, der das Standardmodell der Teilchenphysik. Er liegt im Bereich der Masse-Energie von 125 GeV, hat Spin, und kann zerfallen in eine Vielzahl von leichteren Elementen – Paare von Photonen, Fermionen usw. dadurch ist es möglich, sicher zu sagen, dass das Higgs-Boson, in einfacher Sprache ausgedrückt, ist ein Teilchen, welches die Masse des ganzen.

Enttäuscht das Standardverhalten новооткрытого Element. Wenn Ihr Zerfall ein wenig anders, er wäre verbunden mit Fermionen anders entstanden wäre und neue Wege der Forschung. Andererseits, es bedeutet, dass wir nicht einen Schritt vorangekommen jenseits des Standardmodells, die nicht berücksichtigt Gravitation, die dunkle Energie, dunkle Materie und andere Bizarre Phänomene der Realität.

Jetzt kann man nur darüber spekulieren, was Sie genannt werden. Die beliebteste Theorie der Supersymmetrie, die besagt, dass jedes Teilchen des Standardmodells hat eine unglaublich schwere суперпартнера (so, Bilanzierung von 23 % des Universums – die dunkle Materie). Update Collider mit einer Verdoppelung seiner Energie Kollisionen bis 13 ТэВ wahrscheinlich können erkennen, dass diese суперчастицы. Ansonsten Supersymmetrie müssen abwarten Bau von leistungsfähigeren Nachfolger LHC.

Zukunftsaussichten

So was wird der Physiker nach dem Higgs-Boson? LHC vor kurzem wieder seine Arbeit mit wesentlichen Verbesserungen und ist in der Lage, alles zu sehen - von der Antimaterie bis zu den dunklen Energie. Es wird angenommen, dass dunkle Materie interagiert mit den üblichen ausschließlich durch Gravitation und durch die Schaffung von Massen, und der Wert der Higgs-Boson ist der Schlüssel, um zu verstehen, wie genau dies geschieht. Der größte Nachteil des Standardmodells besteht darin, dass Sie nicht erklären kann, ist die Wirkung der Schwerkraft – ein solches Modell könnte man als großen einheitlichen Theorie – und einige glauben, dass Teilchen und Higgs-Feld kann der Brücke, die Physik so verzweifelt versuchen zu finden.

Die Existenz des Higgs-Boson bestätigt, aber bis zu seinem vollen Verständnis noch weit entfernt. Widerlegen, ob die zukünftigen Erfahrungen суперсимметрию und die Idee über Ihre ZERLEGUNG auf die dunkle Materie? Oder Sie bestätigen alles, bis ins kleinste Detail, die Vorhersagen des Standardmodells über die Eigenschaften des Higgs-Boson und mit diesem Forschungsgebiet wird für immer verschwunden?