V jasném jazyce: Higgsův boson - co to je?

Jednoduše řečeno, Higgsův boson je nejdražší částice vůbec. Pokud je pro objev elektronu, Například, tam bylo dost vakuové trubice a dvojice brilantních myslí, hledání Higgsova bosonu vyžadovalo vytvoření experimentální energie, kterou jste zřídka viděli na Zemi. Large Hadron Collider nepotřebuje reprezentaci, protože je jedním z nejslavnějších a nejúspěšnějších vědeckých experimentů, ale jeho profilová částice, stejně jako předtím, je pro většinu obyvatelstva zakrytá tajemstvím. Byl to nazýván Boží částicí, nicméně díky úsilí doslova tisíců vědců již nemusíme přijímat svou existenci na víře.

Poslední neznámý

Co je Higgsův boson a jaký je význam jejího objevu? Proč se stal předmětem takového humbuk, financování a dezinformace? Ze dvou důvodů. Nejprve to byla poslední neobjevená částice potřebná pro potvrzení standardního modelu fyziky. Jeho otevření znamenalo, že celá generace vědeckých publikací nebyla marná. Za druhé, tento boson dává ostatním částicím svou hmotnost, což mu dává zvláštní význam a nějakou "kouzelnou". Máme tendenci myslet na hmoty jako vnitřní vlastnost věcí, ale fyzici si myslí jinak. Stručně řečeno, Higgsův boson je částečkou, bez níž v podstatě neexistují hmoty.

Další pole

Důvod spočívá v takzvaném Higgsově poli. Byl popsán před bosonem Higgs, protože fyzici ho vypočítali pro potřeby vlastních teorií a pozorování, které vyžadovaly nové pole, jehož působení by se rozšířilo do celého vesmíru. Posílení hypotéz vynálezem nových složek vesmíru je nebezpečné. V minulosti to například vedlo k vytvoření éterické teorie. Ale čím více matematických výpočtů bylo provedeno, tím více fyziků si uvědomilo, že Higgsovo pole by mělo existovat ve skutečnosti. Jediným problémem byl nedostatek praktických příležitostí pro jeho pozorování.

Ve standardním modelu fyziky elementární částice přijímat hmotu prostřednictvím mechanismu založeného na existenci Higgsova pole, které proniká celým vesmírem. Vytváří Higgsovy bosony, které vyžadují spoustu energie a to je hlavní důvod, proč vědci potřebují moderní urychlovače částic k provádění experimentů s vysokou energií.

Odkud pochází masa?

Síla slabých nukleárních interakcí se s rostoucí vzdáleností rychle snižuje. Podle kvantové teorie pole to znamená, že částice, které se podílejí na jejím vytvoření - W- a Z-bosony - musí mít hmotu, na rozdíl od gluonů a fotonů, ve kterých není žádná masa.

Problém spočívá v tom, že měřicí teorie fungují pouze bez hromadných prvků. Pokud mají bosony měřidla hmotnost, pak takovou hypotézu nelze rozumně stanovit. Mechanismus Higgs se tomuto problému vyhýbá zavedením nového pole nazvaného Higgsovo pole. Při vysokých energiích nemají bosony měřidla hmotnost a hypotéza funguje podle očekávání. Při nízkých energiích pole způsobuje zlomení symetrie, což umožňuje, aby prvky měly hmotnost.

Co je to Higgsův boson?

Higgsovo pole generuje částice nazvané Higgsovy bosony. Teorie neurčuje jejich hmotnost, ale v důsledku experimentu bylo zjištěno, že se rovná 125 GeV. Jednoduše řečeno, Higgsův boson svou existencí konečně potvrdil standardní model.

Mechanismus, pole a boson nesou jméno skotského vědce Petra Higgsa. I když nebyl první, kdo navrhoval tyto pojmy, a jak se často děje ve fyzice, prostě se ukázal být na počest toho, komu byli jmenováni.

Rozbití symetrie

To bylo věřil, že Higgs pole bylo zodpovědné za skutečnost, že částice, které neměly hmotu by neměly mít to. Toto je univerzální médium, které posiluje částice bez hmoty s různými masami. Takové rozdělení symetrie se vysvětluje analogicky se světlem - všechny vlnové délky se pohybují ve vakuu se stejnou rychlostí, v hranolu každá vlnová délka může být rozlišena. To je samozřejmě nesprávná analogie, jelikož bílé světlo obsahuje všechny vlnové délky, ale příklad ukazuje, jak je vytváření Higgsova pole hmotností v důsledku rozbití symetrie. Prism rozbije symetrii rychlosti různých vlnových délek světla, je oddělování a Higgs pole se předpokládá, že rozbít symetrii hmoty některé částice, které jinak symetricky massless.

Jak vysvětlit boson Higgs v jednoduchém jazyce? Teprve nedávno fyzici pochopili, že jestliže existuje Higgsovo pole, jeho působení bude vyžadovat přítomnost vhodného nosiče s vlastnostmi, kterými ho lze pozorovat. Předpokládalo se, že tato částicka patří bosonům. Higgsův boson je jednoduchý jazyk - je to tzv. Nosná síla, stejně jako fotony, které jsou nosiči elektromagnetického pole vesmíru. Fotony, v jistém smyslu, jsou jeho lokální excitace stejným způsobem jako Higgsův boson je lokální vzrušení jeho pole. Důkaz o existenci částice s vlastnostmi očekávanými fyziky byl ve skutečnosti rovnocenný přímému důkazu o existenci pole.

Experiment

Mnoho let plánování umožnilo Large Hadron Collider (LHC) stát experimentem postačujícím k potenciálnímu vyvrácení Higgsovy bosonové teorie. 27-kilometrový kruh vysoce výkonných elektromagnetů může urychlit nabité částice na významné rozměry rychlost světla, což způsobuje kolize dostatečné síly k jejich rozdělení na součásti a také k deformaci prostoru kolem bodu nárazu. Podle výpočtů je při kolizní energii dostatečně vysoké úrovně možné nabíjet boson tak, aby se rozpadl a lze ho pozorovat. Tato energie byla tak velká, že někteří dokonce panicovali a předpověděli konec světa a fantazie druhých byla tak rozptýlená, že objev Higgsova bosonu byl popsán jako příležitost podívat se na alternativní dimenzi.

Konečné potvrzení

Počáteční pozorování skutečně vyvrátily předpovědi a nebyly nalezeny žádné důkazy o částici. Někteří výzkumníci, kteří se účastnili kampaně za utrácení miliard dolarů, se dokonce objevili v televizi a pokorně uvedli, že vyvracející vědecká teorie je stejně důležitá jako její potvrzení. Po nějaké době se však měření začaly formovat a 14. března 2013 CERN oficiálně oznámil existenci částice. Existují důvody k předpokladu existence několika bosonů, ale tato myšlenka potřebuje další studium.

Dva roky poté, co CERN oznámil objev této částice, by to mohli potvrdit vědci pracující v Large Hadron Collideru. Na jedné straně se toto stalo obrovským vítězstvím vědy a na straně druhé mnoho vědců bylo zklamáno. Byl-li někdo doufal, že Higgsův boson by částice, která povede k podivné a překvapivých místech mimo standardní model - supersymetrie, temná hmota, temná energie - které, bohužel, nebylo tomu tak.

Studie zveřejněná v přírodě fyziky potvrdila rozpad na fermiony. Standardní model předpovídá, že zjednodušeně řečeno, Higgsův boson je částice, která dává fermionům jejich hmotu. Detektor CMS s konečnou platností potvrdil jejich rozpad na fermiony - dolní kvarky a tau leptony.

Higgsův boson v jasném jazyce: co je to?

Tato studie konečně potvrdila, že se jedná o Higgsův boson, který předpovídá standardní model fyziky elementárních částic. Nachází se v oblasti masové energii 125 GeV, nemá žádnou rotaci, a může rozpadnout do většího počtu světelných prvků - .. Z párů fotonů, fermiony, atd z toho můžeme s jistotou říci, Vzhledem k tomu, že Higgsův boson, jednoduchý jazyk mluvící, je částicí , dávat hodně všeho.

Zklamal standardní chování nově objeveného prvku. Pokud by jeho rozpad byl trochu jiný, byl by spojen s fermiony jinak a objevily by se nové směry výzkumu. Na druhou stranu to znamená, že jsme se nepokročili o krok nad rámec standardního modelu, který nezohledňuje gravitaci, temnou energii, temnou hmotu a další bizarní jevy reality.

Nyní se můžete jen hádat o tom, co jsou způsobeny. Nejoblíbenější teorií je supersymmetrie, která tvrdí, že každá částic Standardního modelu má neuvěřitelně těžký superpartner (tudíž tvoří 23% vesmíru - temné hmoty). Aktualizace křídla se zdvojnásobením jeho energie kolize do 13 TeV, pravděpodobně, umožní objevit tyto superčastice. V opačném případě bude supersymetrie muset čekat na stavbu silnějšího nástupce LHC.

Další perspektivy

Tak co bude fyzikou po Higgsovském bosonu? LHC nedávno pokračovala v práci s výraznými vylepšeními a dokáže vidět vše od antihmoty až po temnou energii. To je věřeno tmavá hmota interaguje s obyčejným pouze gravitací a vytvářením hmoty a význam Higgsova bozónu je klíčem k přesnému pochopení toho, jak se to stane. Hlavní nevýhoda standardního modelu je, že to nemůže vysvětlit působením gravitace - takový model by mohl být nazvaný Great jednotnou teorii - a někteří se domnívají, že částice a pole Higgs může být most, který fyzika tak zoufale snaží najít.

Existence Higgsova bosonu byla potvrzena, ale je stále velmi daleko od jeho úplného pochopení. Budou budoucí experimenty vyvrátit supersymetrii a myšlenku na její rozklad na samotnou temnou hmotu? Nebo potvrdí vše, až do nejmenších detailů, budou předpovědi standardního modelu o vlastnostech Higgsova bosonu a s tímto výzkumem dokončeny navždy?