Prostym językiem: bozon Higgsa - co to jest?

Mówiąc prostym językiem, bozon Higgsa – jest to najdroższy cząstka. Jeśli do odkrycia elektronu, na przykład, było dość rury próżniowej i parę genialnych umysłów, poszukiwanie bozonu Higgsa, zażądał utworzenia eksperymentalnej energii, którą rzadko spotyka się na Ziemi. Wielki zderzacz hadronów nie trzeba przedstawiać, jest jednym z najbardziej znanych i udanych eksperymentów naukowych, ale jego profilowa cząstka, jak i wcześniej, owiana tajemnicą dla większej części populacji. Została ona nazwana cząstką Boga, jednak dzięki staraniom dosłownie tysięcy naukowców, już nie trzeba brać jej istnienie na wiarę.

Ostatnie nieznana

Co to jest bozon Higgsa i w czym znaczenie jego odkrycia? Dlaczego stał się przedmiotem tak wielkiej furory, finansowania i dezinformacji? Z dwóch powodów. Po pierwsze, był ostatnią obcym cząstką, niezbędnych do potwierdzenia modelu Standardowego fizyki. Jej otwarcie oznaczało, że całe pokolenie publikacji naukowych nie było na próżno. Po drugie, ta cząstka daje innym cząstkom masę, co nadaje mu szczególną wartość i trochę «magia». Mamy tendencję do myślenia o masie jak o wewnętrznym właściwości rzeczy, ale fizycy uważają inaczej. Mówiąc prostym językiem, bozon Higgsa – jest to cząstka, bez której masy zasadniczo nie istnieje.

Jeszcze jedno pole

Przyczyna leży w tak zwanym polu Higgsa. To było opisane jeszcze do bozonu Higgsa, ponieważ fizyki go obliczyliśmy dla potrzeb własnych teorii i obserwacji, domagających posiadania nowego pola, którego akcja rozeszło się na cały Wszechświat. Posiłki hipotez poprzez wynalazki nowych składników Wszechświata niebezpieczne. W przeszłości, na przykład, to doprowadziło do powstania teorii eteru. Ale im więcej produkowano obliczeń matematycznych, tym więcej fizyki rozumieli, że pole Higgsa musi istnieć w rzeczywistości. Jedynym problemem był brak praktycznych możliwości jego obserwacji.

Bardziej:

Główne etapy rozwoju psychiki w филогенезе

Rozwój psychiki w филогенезе charakteryzuje się kilkoma etapami. Rozważmy dwie główne historie związane z tym procesem.Филогенез - to historyczny rozwój, obejmującego miliony lat ewolucji, historię rozwoju różnych gatunków organizmów żywych.Ontogenez...

Co to jest gronkowiec i metody jego leczenia

Wielu w swoim życiu miał do czynienia z zakażeniem gronkowca. Dlatego konieczne jest posiadanie pełnej informacji o tej chorobie, aby w pełni zrozumieć, co dzieje się w organizmie. Więc co to jest gronkowiec? To bakterie, lub jedną z ich odmian, z kt...

Co studiuje morfologia

 Przed podjęciem się, że studiuje morfologia, należy zauważyć, że sam studiuje ten dział gramatyki. Tak, morfologia studiuje słowo jako część mowy, a także sposoby jego edukacji, jego formy, struktury i gramatyki wartości, a także poszczególne j...

W modelu Standardowego fizyki elementarne cząstki uzyskują masę za pomocą mechanizmu, opartego na istnienie pola Higgsa, przenikający całą przestrzeń. Tworzy bozony Higgsa, co wymaga dużej ilości energii, a to jest główną przyczyną tego, dlaczego naukowcy potrzebują nowoczesnych akceleratorów cząstek w celu przeprowadzenia bardzo energiczny eksperymentów.

Skąd bierze się masa?

Siła słabych oddziaływań jądrowych wraz ze wzrostem odległości szybko spada. Według kwantowej teorii pola, oznacza to, że cząstki, które uczestniczą w jej tworzeniu ó W - i-Z-bozony, – musi posiadać masą, w przeciwieństwie do глюонов i fotonów, których masy nie ma.

Problem polega na tym, że kalibracyjne teorii działają tylko безмассовыми elementami. Jeśli kalibracyjne bozony mają masę, to taka hipoteza nie może być racjonalnie określić. Mechanizm Higgsa pozwala uniknąć tego problemu poprzez wprowadzenie nowego pola, zwanego polem Higgsa. Przy wysokich energiach kalibracyjne bozony masie nie mają, i hipoteza działa zgodnie z oczekiwaniami. Przy niskich energiach polu powoduje naruszenie symetrii, która pozwala elementom mieć masę.

Co to jest bozon Higgsa?

Pole Higgsa generuje cząstki, zwane бозонами Higgsa. Teorią ich masa nie jest do uzgodnienia, ale w wyniku eksperymentu stwierdzono, że jest ona równa 125 Gav. Mówiąc prostym językiem, bozon Higgsa swoim istnieniem ostatecznie potwierdził Standardowego modelu.

Mechanizm, pole i cząstka noszą nazwę szkockiego naukowca Petera Higgsa. Choć nie był pierwszym, który zaproponował te pojęcia, jak to się często zdarza w fizyce, po prostu okazał się tym, na cześć którego zostały one nazwane.

Naruszenie symetrii

Uważano, że pole Higgsa jest odpowiedzialny za to, że cząstki, które mają masę nie powinny go posiadali. To uniwersalna środa, наделяющая cząstki bez masy różnymi masami. To jest naruszenie symetrii wyjaśnić przez analogię ze światłem w – wszystkie długości fal poruszają się w próżni z tą samą prędkością, w pryzmacie jednak każda długość fali może być zaznaczona. To oczywiście błędna analogia, tak jak białe światło zawiera wszystkie długości fal, ale przykład pokazuje, jak wydaje się tworzenie polem Higgsa masy dzięki naruszenie symetrii. Pryzmat łamie symetrię prędkości różnych długości fal światła, rozdzielając je, i pole Higgsa, uważa się, że łamie symetrię mas niektórych cząstek, które w przeciwnym razie symetrycznie безмассовы.

Jak wytłumaczyć prostym językiem bozon Higgsa? Dopiero niedawno fizycy zrozumieli, że jeśli pole Higgsa istnieje naprawdę, jego działanie będzie wymagało posiadania odpowiedniego nośnika z właściwościami, dzięki którym można go obserwować. Zakładano, że cząstka ta należała do бозонам. Bozon Higgsa prostym językiem – jest to tak zwana siła-nośnik, taki sam, jak fotony, które są nosicielami pola elektromagnetycznego Wszechświata. Fotony, w pewnym sensie, są lokalne возбуждениями tak samo, jak bozon Higgsa jest lokalny wzbudzeniem jego pola. Dowód na istnienie cząstki z oczekiwanymi przez fizyków z właściwościami było właściwie równoznaczne z bezpośredniego dowodu na istnienie pola.

Eksperyment

Wielu latach planowania pozwoliły Dużej адронному коллайдеру (LHC) stać się doświadczeniem, odpowiednią dla potencjalnego obalenia teorii bozonu Higgsa. 27-km pierścień super elektromagnesów może przyspieszyć naładowane cząstki do znacznych udziałów prędkości światła, powodując kolizji wystarczającej siły, aby je rozdzielić na składniki, a także deformacja przestrzeni wokół punktu uderzenia. Według szacunków, w przypadku energii zderzenia wystarczająco wysokiego poziomu można naładować cząstka tak, że on się rozpadnie i to można będzie obserwować. Ta energia była tak duża, że niektórzy nawet w panikę i kanadą koniec świata,a fantazja innych rozeszła się na tyle, że wykrycie bozonu Higgsa opisywało jak wgląd w alternatywny wymiar.

Ostateczne potwierdzenie

Wstępne obserwacje, wydawało się, że w rzeczywistości zbijali przepowiednie, i żadnych oznak cząstki nie udało się znaleźć. Niektórzy badacze, którzy brali udział w kampanii za wydatek miliardów dolarów, nawet pojawiły się w telewizji i pokornie stwierdzili fakt, że obalenie teorii naukowych jest tak samo ważne, jak i jego potwierdzenie. Po chwili jednak, pomiary zaczęły składać się w ogólny obraz, 14 marca 2013 r. CERN oficjalnie poinformował o potwierdzeniu istnienia cząstki. Są podstawy, by zakładać istnienie wielu бозонов, ale idea ta wymaga dalszej nauce.

Przez dwa lata po tym, jak CERN poinformował o odkryciu cząstki, naukowcy pracujący przy Wielkim zderzaczu hadronów, mogli to potwierdzić. Z jednej strony, to było ogromnym zwycięstwem nauki, a z drugiej wielu naukowców był rozczarowany. Jeśli ktoś miał nadzieję, że bozon Higgsa będzie cząstką, która spowoduje, dziwne i niesamowite tereny poza Standardowym modelu – supersymetrią, ciemnej materii, ciemnej energii – to, niestety, okazało się to nie tak.

Badanie opublikowane w Nature Physics, potwierdził rozpad na фермионы. Model standardowy przewiduje, że, mówiąc prostym językiem, bozon Higgsa jest cząstką, która daje фермионам ich masę. Detektor CMS hadronów, w końcu potwierdził ich rozpad na фермионы ó kwarki dolne i tau-лептоны.

Bozon Higgsa prostym językiem: co to jest?

Badanie To ostatecznie potwierdziło, że jest to bozon Higgsa, który wynika z Standardowym modelem fizyki cząstek elementarnych. Znajduje się on w obszarze masy-energii 125 Gav, nie ma plecy, i może się rozpadać na wiele lżejszych elementów ó par fotonów, fermionów, itp. Dzięki temu można śmiało mówić o tym, że cząstka Higgsa, prostym językiem mówiąc, jest cząstką, która daje wiele wszystkiego.

Rozczarowało standardowe zachowanie nowo odkrytego elementu. Gdyby jego rozpad choć trochę wyróżniał, był powiązany z фермионами inaczej, i powstały by nowe kierunki badań. Z drugiej strony, oznacza to, że ani na krok nie mamy pojęcia, gdzie poza model Standardowy, który nie bierze pod uwagę grawitację, ciemnej energii, ciemnej materii i inne dziwaczne zjawiska rzeczywistości.

Teraz można się tylko domyślać o tym, czym są one spowodowane. Najbardziej popularna teoria supersymetrią, który twierdzi, że każda cząstka Standardowego modelu ma niezwykle ciężki суперпартнера (w taki sposób, stanowiąc 23 % Wszechświata ó ciemnej materii). Aktualizacja hadronów z podwojeniem jego energii kolizji do 13 ТэВ, prawdopodobnie pozwoli odkryć te суперчастицы. W przeciwnym razie supersymetrią musiał poczekać budowy mocniejszy następca LHC.

Dalsze perspektywy

Więc jaka będzie fizyka po bozonu Higgsa? LHC niedawno wznowił swoją pracę z istotnymi ulepszeniami i jest w stanie zobaczyć wszystko - od antymaterii do ciemnej energii. Uważa się, że ciemna materia oddziałuje z normalnej wyłącznie za pomocą grawitacji i przez tworzenie masy i wartość bozonu Higgsa, jest kluczem do zrozumienia tego, jak dokładnie to się dzieje. Główną wadą modelu Standardowego polega na tym, że ona nie może wyjaśnić działanie siły ciężkości – taki model można było nazwać Wielkim zunifikowanej teorii, – i niektórzy uważają, że cząstka i pole Higgsa mogą stać się mostem, który fizyki tak desperacko próbują znaleźć.

Istnienie bozonu Higgsa się sprawdziło, ale do pełnego jego zrozumienia jest jeszcze bardzo daleko. Potwierdzona czy przyszłe doświadczenia суперсимметрию i pomysł o jej rozkładu na samą ciemną materię? Czy potwierdzą to wszystko, aż do najdrobniejszych szczegółów, przewidywania modelu standardowego o właściwościach bozonu Higgsa, a z tym obszarem badań będzie skończony na zawsze?