MIKä ON HIGGS BOSON?

Send

Mistä tästä asiasta kuulemme jatkuvasti - Higgs Boson, ja miksi se on tärkeää?

On sanottu, että paras tapa oppia on opettaa. Ja jos teen tämän oikein, niin ehkä, ehkä vain, ymmärrän sen hiukan paremmin jakson loppuun mennessä.

Haluaisin olla selvää, että tämä video on tarkoitettu henkilölle, jonka silmät silmäilevät joka kerta, kun kuulet sanan Higgs boson. Tiedät, että se on jonkinlainen hiukkas, Nobel-palkinto, massa, blah blah. Mutta et todellakaan saa mitä se on ja miksi se on tärkeää.

Aloitetaan ensin vakiomallista. Nämä ovat pääosin hiukkasfysiikan lakeja, kun tutkijat ymmärtävät ne. He selittävät kaiken asian ja voimat, joita näemme ympärillämme. No, suurimmassa osassa asiasta on joitain suuria mysteerejä, joista keskustellaan syventyessään tähän.

Mutta tärkeä asia ymmärtää on, että on olemassa kaksi pääluokkaa: fermionit ja bosonit.

Fermionit ovat asiaa. On protoneita ja neutroneja, jotka koostuvat kvarkeista, ja siellä on leptoneja, jotka ovat jakamattomia, kuten elektronit ja neutriinot. Kanssani toistaiseksi? Kaikki mitä kosketat ovat nämä fermionit.

Bosonit ovat hiukkasia, jotka kommunikoivat maailmankaikkeuden voimia. Tunnet todennäköisesti fotonin, joka viestii sähkömagneettisen voiman. Sitten on gluoni, joka viestii voimakkaan ydinvoiman ja W- ja Z-bosonit, jotka kommunikoivat heikon ydinvoiman kanssa.

Salaperäinen numero 1, painovoima. Vaikka se on yksi maailmankaikkeuden perusvoimista, kukaan ei ole löytänyt bosonihiukkasia, jotka viestivät tämän voiman. Joten jos etsit Nobel-palkintoa, löydä painovoimapomoni ja se on sinun. Todista, että painovoimalla ei ole bosonia, ja voit myös saada Nobel-palkinnon. Joka tapauksessa, sinulle kuuluu Nobel-palkinto.

Tämä on jälleen standardimalli, ja se kuvaa tarkasti luonnonlakia sellaisina kuin näemme ne ympärillämme.

Yksi fysiikan suurimmista ratkaisemattomista mysteereistä oli massan käsite. Miksi jollain on massaa tai inertiaa? Miksi esineessä olevien fyysisten "tavaroiden" määrä määrittelee kuinka helppoa on liikkua tai kuinka vaikeaa on saada se pysähtymään?

Fyysikko Peter Higgs ennusti 1960-luvulla, että siellä on oltava jonkinlainen kenttä, joka tunkeutuu koko avaruuteen ja on vuorovaikutuksessa aineen kanssa, tavallaan kuin kala, joka ui veden läpi. Mitä enemmän massaa esineellä on, sitä enemmän se on vuorovaikutuksessa tämän Higgs-kentän kanssa.

Ja aivan kuten muillakin maailmankaikkeuden perusvoimilla, Higgs-kentällä tulisi olla vastaava bosoni voiman välittämiseksi - tämä on Higgsin bosoni.

Itse kenttä ei ole havaittavissa, mutta jos pystyisit jollain tavalla havaitsemaan vastaavat Higgs-hiukkaset, voisit olettaa kentän olemassaolon.

Ja tässä tulee iso hadronikoppuri. Hiukkaskiihdyttimen tehtävänä on muuntaa energia aineeksi kaavan e = mc2 kautta. Kiihdyttämällä hiukkasia - kuten protoneja - suuriin nopeuksiin, ne antavat heille valtavan määrän kineettistä energiaa. Itse asiassa nykyisessä kokoonpanossaan LHC siirtää protonit arvoon 0.999999991c, joka on noin 10 km / h hitaampi kuin valon nopeus.

Kun vastakkaisiin suuntiin liikkuvien hiukkasten palkit kaatavat yhteen, se keskittää valtavan määrän energiaa pieneen tilavuuteen tilaa. Tämä energia tarvitsee jonnekin mennä, joten se jäätyy pois asiasta (kiitos Einstein). Mitä enemmän energiaa törmäät, sitä massiivisempia hiukkasia voit luoda.

Ja niin, vuonna 2013 LHC antoi fyysikoille mahdollisuuden lopulta vahvistaa Higgs Bosonin läsnäolo virittämällä törmäysten energia tarkalleen oikealle tasolle ja havaitsemalla sitten hiukkaskaskadin, joka tapahtuu, kun Higgsin bosonit rappeutuvat.

Koska oikeat hiukkaset havaitaan, voit olettaa Higgs-bosonin läsnäolon ja tämän vuoksi olettaa olevan Higgs-kentän läsnäolo. Nobel-palkinnot kaikille.

Sanoin, että jäljellä oli muutama mysteeri; painovoima oli tietysti yksi, mutta on vielä muutama. Tosiasia on, että fyysikot tietävät nyt, että kuvailemasi asia on todella vain murto-osa koko maailmankaikkeudesta. Kosmologien arvion mukaan vain 4% maailmankaikkeudesta on tavanomainen baryoninen aine, jonka tunnemme.

Toinen 23% on tummaa ainetta, ja vielä 73% on tummaa energiaa. Joten salaisuuksia on edelleen paljon, jotta fyysikot olisivat kiireisiä vuosia.

Ja niin, vuonna 2013, suuri hadronin kolari teki lopulta hiukkasen, jonka fyysikot olivat ennustaneet 50 vuotta. Standardimallin viimeisen kappaleen todistettiin lopulta olevan olemassa ja olemme lähempänä ymmärrystä, mikä on 4% maailmankaikkeudesta. Muut 96% (oh ja painovoima) ovat edelleen täydellinen mysteeri.

Fyysikot pyörittävät LHC: tä korkeammalle ja korkeammalle energiatasolle etsimään muita hiukkasia, ymmärtämään pimeää ainetta ja katsomaan, voivatko ne luoda mikroskooppisia mustia reikiä. Tällä mahtavalla instrumentilla on paljon enemmän tiedettä paljastettava, joten pysy kuulolla.

Se on Higgs Boson pähkinänkuoressa. Kerro minulle, onko hiukkasfysiikassa muita käsitteitä, joista haluat puhua. Laita ideasi alla oleviin kommentteihin.