In termeni simpli: bosonul Higgs - ce este?

În termeni simpli, bosonul Higgs - particula este cel mai scump din toate timpurile. În cazul în care descoperirea electronului, de exemplu, a fost tub de vid suficient și o pereche de minți sclipitoare, căutarea bosonului Higgs a cerut stabilirea unui pilot de energie , care este rar văzut în lume. Large Hadron Collider are nevoie de nici o introducere ca fiind unul dintre cele mai cunoscute și de succes experimente științifice, dar particula lui profil, ca și mai înainte, este învăluită în mister pentru majoritatea populației. Ea a fost numit Dumnezeu de particule, cu toate acestea, datorită eforturilor de literalmente mii de oameni de știință, ar trebui să nu mai ia existența de la sine.

ultimul necunoscut

Care este bosonul Higgs și care este importanța descoperirii sale? De ce a devenit subiectul atât de mult hype și finanțarea dezinformare? Din două motive. În primul rând, a fost ultima particula nedescoperite necesară pentru confirmarea Modelul Standard al fizicii. Descoperirea ei a însemnat că o întreagă generație de publicații științifice nu au fost în zadar. În al doilea rând, bosonul dă alte particule masa lor, ceea ce îi conferă o semnificație deosebită și o „magie“. Avem tendința să ne gândim la masă ca proprietățile interne ale lucrurilor, dar fizicienii cred altfel. În termeni simpli, bosonul Higgs - o particulă, fără de care masele practic nu există.

Un alt domeniu

Motivul constă în domeniul așa-numitul Higgs. Acesta a fost descris mai înainte pentru bosonul Higgs, fizicienii pentru că a fost calculat pentru nevoile propriilor teorii și observații, care necesită prezența unui nou domeniu, al cărui efect ar fi extins la întregul univers. Intarituri ipoteze prin inventarea noilor componente ale universului este periculos. In trecut, de exemplu, acest lucru a dus la crearea teoriei eter. Dar calculele mai matematice efectuate, cu atât mai multe fizica pentru a înțelege că câmpul Higgs, trebuie să existe în realitate. Singura problema a fost lipsa posibilităților practice de observare ea.

În modelul standard , fizica particulelor elementare masa obținută printr - un mecanism bazat pe existența câmpului Higgs pătrunde tot spațiul. Se creează un boson Higgs, pentru care este necesară o cantitate mare de energie, iar acesta este principalul motiv pentru care oamenii de știință au nevoie de acceleratoare de particule moderne pentru experimente de mare energie.

În cazul în care nu greutatea?

Rezistența interacțiunii nucleare slabe cu creșterea distanței scade rapid. Conform teoriei câmpului cuantic, acest lucru înseamnă că particulele, care sunt implicate în crearea acestuia - W- și Z-bosoni - trebuie să aibă în masă, spre deosebire de fotoni și gluonii, care nu au nici o masă.

Problema este că teoriile gauge funcționează numai elemente lipsite de masă. În cazul în care bosoni gauge au masă, o astfel de ipoteză nu poate fi determinată în mod rezonabil. Mecanismul Higgs evită această problemă prin introducerea unui nou domeniu, numit câmpul Higgs. La energii înalte, masa de bosoni gauge nu au, și funcționează ipoteza conform așteptărilor. La energii joase câmp perturbă simetria care permite elementele au o greutate.

Care este bosonul Higgs?

câmpul Higgs generează particule numite bosoni Higgs. Teoria greutate nu este specificată, dar rezultatul experimentului sa stabilit că acesta este egal cu 125 GeV. În termeni simpli, existența bosonului Higgs sa confirmat în cele din urmă Modelul Standard.

Câmpul mecanism și bosonul sunt numite după om de știință scoțian Peter Higgs. Deși el nu a fost primul care a propus conceptul, și, așa cum se întâmplă adesea în fizica, pur si simplu sa dovedit a fi, după care au fost numiți.

rupere de simetrie

Se credea că Higgs este responsabil pentru faptul că particulele care au o masă nu ar trebui să fie posedat de ea. Este mediul universal, dotarii particule fără masă de mase diferite. O astfel de simetrie de rupere atribuită prin analogie cu lumina - toate lungimile de undă în vid, se mișcă cu aceeași viteză în fiecare aceeași lungime de undă prismei pot fi alocate. Aceasta, desigur, analogia incorectă, deoarece lumina alba include toate lungimile de undă, dar exemplul arată cum să creeze un câmp Higgs reprezentat de masă de simetrie prin forțare. Prismă rupe simetria vitezei de diferite lungimi de undă ale luminii, care le separă, iar câmpul Higgs se crede că pentru a rupe simetria masei unor particule care în alt mod simetric lipsite de masă.

Cum se explică într-un limbaj simplu, bosonul Higgs? Doar recent, fizicienii a dat seama că, dacă nu există câmpul Higgs, va fi nevoie de un purtător adecvat cu proprietăți care pot fi observate. Sa presupus că această particulă este tratată la bosoni. Higgs limbaj simplu - așa-numita puterea purtătorului este aceeași ca fotoni, care sunt purtătorii câmpului electromagnetic al universului. Fotonii într-un sens, sunt excitații sale locale ca Higgs este excitație locală a câmpului său. Dovada existenței unei frizicienilor particulelor cu proprietăți așteptate au fost practic echivalente cu o dovadă directă a existenței unui câmp.

experiment

Mulți ani de planificare a permis Large Hadron Collider (LHC), pentru a deveni o experiență, un potențial suficient pentru a infirma teoria bosonului Higgs. 27 km inel grele electromagnet poate accelera particule încărcate într - o fracțiune semnificativă a vitezei luminii, provocând o coliziune de forță suficientă pentru a le împărți în componente, și , de asemenea , pentru a deforma spațiul din jurul punctului de impact. Se estimează că, atunci când energia de coliziune nivel suficient de ridicat poate fi încărcat bosonul, astfel încât se va rupe și va fi vizibil. Această energie a fost atât de mare, încât unii au intrat în panică, chiar și a prezis sfârșitul lumii, iar altele vândut fantezia, astfel încât descoperirea bosonului Higgs a fost descris ca o privire într-o dimensiune alternativă.

confirmarea finală

observații inițiale, se pare, de fapt sfidat predicție, și nici un semn nu a fost posibil pentru a detecta particule. Unii cercetători care au participat la campania pentru cheltuielile de miliarde de dolari, chiar a apărut la televizor și a declarat cu docilitate fapt că infirmării unei teorii științifice este la fel de important ca și a confirmat. După un timp, cu toate acestea, a început să se contureze în măsurarea imaginii de ansamblu, și 14 martie 2013 CERN a anunțat oficial confirmarea existenței particulei. Există motive să se presupună existența mai multor bosoni, dar ideea are nevoie de un studiu mai aprofundat.

Doi ani mai târziu, după CERN au anunțat descoperirea particulei, oamenii de știință care lucrează la Large Hadron Collider, au putut confirma acest lucru. Pe de o parte, a fost o mare victorie pentru știință, pe de altă parte, au fost dezamăgit mulți oameni de știință. Dacă cineva a fost în speranța că bosonul Higgs ar fi o particulă care va duce la zone ciudate și surprinzătoare dincolo de Modelul Standard - supersimetria, materia întunecată, energie întunecată - care, din păcate, nu a fost așa.

Studiul, publicat in Nature Physics, a confirmat stricăciunii fermioni. Modelul standard prezice că, în termeni simpli, bosonul Higgs este particula care dă masă le fermioni. CMS detector Collider a confirmat în cele din urmă degradarea lor în fermioni - cuarci fund și leptoni tau.

Higgs termeni simpli: ce este?

Acest studiu concludent a dovedit că este bosonul Higgs prezis de Modelul Standard al fizicii particulelor elementare. Acesta este situat în zona de mass-energie de 125 GeV, nu are rotație, și poate dezintegra într-o multitudine de elemente de lumină - .. de perechi de fotoni, fermioni, etc. din aceasta putem spune cu încredere Pentru că bosonul Higgs, un simplu vorbind limba, este o particulă oferind o mulțime de tot.

Dezamăgit de comportamentul standard a unui element nou descoperite. În cazul în care prăbușirea sa un pic diferit, el ar fi fost asociat cu fermioni în caz contrar, și să se ridice la noi domenii de cercetare. Pe de altă parte, acest lucru înseamnă că nu ar fi avansat un pas dincolo de modelul standard, care nu ține cont de gravitatea, energia întunecată, materia întunecată și alte fenomene bizare ale realității.

Putem doar specula cu privire la ceea ce ei sunt numite. Cele mai populare Susy teorie, care prevede că fiecare particulă din Modelul Standard are o superpartner foarte grea (făcând astfel 23% din univers - materia întunecată). Actualizați Collider cu o dublare a energiei sale de coliziune de 13 TeV, probabil, va permite sa descoperi aceste superparticulă. În caz contrar, trebuie supersimetria să aștepte pentru construirea unui succesor mai puternic LHC.

perspective

Deci, ce va fi fizica după bosonul Higgs? LHC redeschis recent, cu îmbunătățiri semnificative și este capabil de a vedea totul - de la antimaterie la energia întunecată. Se crede că materia întunecată interacționează cu normală numai prin gravitație și prin crearea maselor, iar valoarea bosonului Higgs este o cheie pentru înțelegerea modului în care funcționează acest lucru. Principalul dezavantaj al Modelului Standard este că nu se poate explica efectul gravitației - un astfel de model ar putea fi numită teoria unificată Mare - și unii cred că particula și câmpul Higgs poate fi podul care fizica cu disperare încearcă să găsească.

Existența bosonului Higgs este confirmat, dar înainte de înțelegerea deplină este încă foarte departe. Infirmate dacă viitoarele experimente supersimetriei și ideea expansiunii sale la problema foarte întunecat? Sau ei vor confirma totul la cel mai mic detaliu, predicțiile modelului standard al proprietăților bosonul Higgs cu acest domeniu de cercetare se va face departe cu totdeauna?