Particulă divină. În termeni simpli: bosonul Higgs - ce este? Impactul descoperirii particulei Higgs asupra literaturii, cinematografiei și muzicii
Acasă Pentru o lungă perioadă de timp
Așa-numita particulă de Dumnezeu, care rămăsese evazivă, a fost în cele din urmă prinsă. Bosonul Higgs era piesa lipsă dintr-un puzzle numit Modelul Standard. Oamenii de știință cred că acest boson este responsabil pentru masa particulelor. În special, Large Hadron Collider a fost construit special pentru a căuta bosonul Higgs, care a făcut față sarcinii sale principale. Dar pentru oamenii de știință au apărut noi mistere: există într-adevăr un boson Higgs? În plus, descoperirea acestui boson nu a explicat în niciun fel existența paradoxală a materiei întunecate, care a ocupat din ce în ce mai mult fizicienii în ultima vreme.
Fizicienii au văzut în sfârșit o particulă fundamentală descoperită pentru prima dată la Large Hadron Collider dezintegrarea în doi cuarcuri de frumusețe, particule exotice, de scurtă durată, care apar adesea după ciocnirile cu particule de mare energie. Am putut observa acest proces evaziv abia acum, pentru prima dată în șase ani de la descoperirea bosonului Higgs. Oamenii de știință de la două experimente LHC, ATLAS și CMS, și-au raportat rezultatele simultan în cadrul unui atelier organizat la CERN pe 28 august. Unul dintre cele mai mari mistere fizicienii pot rezolva câmpul axion „asemănător saltelei” care pătrunde în spațiu și timp. Trei fizicieni care colaborează în zona golfului San Francisco în ultimii trei ani au dezvoltat o nouă soluție la o întrebare care îi deranjează. domeniul stiintific
mai mult de 30 de ani. Chiar și un elev de liceu poate formula acest mister profund, care a alimentat experimente la cei mai puternici acceleratori de particule și a dat naștere la ipoteze controversate multivers: cum un magnet ridică o agrafă împotriva atracției gravitaționale a întregii planete.
- Ce va oferi noua particulă oamenilor de știință și oamenilor obișnuiți? Principalele direcții de dezvoltare ale fizicii fundamentale moderne sunt fizica particule elementare
Descoperirea bosonului Higgs va permite oamenilor de știință să confirme că baza fizicii moderne - Modelul Standard - este o bază de încredere pentru dezvoltarea în continuare a ideilor noastre despre Natură. Predicția existenței particulei Higgs nu a fost confirmată experimental timp de zeci de ani, ceea ce a fost pată întunecată toată fizica particulelor. Descoperirea bosonului Higgs confirmă corectitudinea direcției principale de dezvoltare și restrânge foarte mult posibilitățile teoriilor alternative atât în lumea micro, cât și în cea macro. Acest lucru va permite o utilizare mai eficientă a fondurilor bugetare.
- Unde este posibil să se aplice descoperirea unui nou boson?
Este prea devreme să vorbim despre asta. În primul rând, trebuie să studiați amănunțit proprietățile sale și abia apoi să vă gândiți la aplicare. Posibilitățile de utilizare a particulelor Higgs pentru a explica cea mai timpurie etapă a formării Universului sunt deja explorate. Și, de asemenea, fenomenul energiei întunecate. Cel din urmă fenomen, încă neexplicat, a fost descoperit în 1998 în timp ce se observă retragerea accelerată a quasarelor, cele mai strălucitoare obiecte din Univers. Acest efect poate fi explicat doar prin asumarea proprietăților neobișnuite ale materiei care umple Universul.
- Ce imbold pentru dezvoltarea noilor tehnologii poate da această particulă?
Din istoria științei se știe că descoperirile fundamentale nu duc imediat la apariția noilor tehnologii. Un exemplu binecunoscut este descoperirea lui Michael Faraday a legilor inducției electromagnetice, a cărei aplicare în tehnologie părea extrem de îndoielnică. Acum, aproape 200 de ani mai târziu, este greu să ne imaginăm lumea noastră fără electricitate. Un alt exemplu este neutrinul, descoperit în 1933, care interacționează atât de slab cu materia încât poate trece prin Pământ fără măcar să-l observe. Multă vreme s-a părut că o particulă cu o astfel de proprietate ar fi greu de găsit aplicație. Cu toate acestea, acum oamenii de știință încearcă deja să folosească neutrini pentru a transmite semnale prin medii dense și pentru a detecta urme de reacții nucleare la distanțe mari.
Situația este similară cu particula Higgs. Aparent, trebuie să treacă mai bine de o duzină de ani până când posibilitățile de utilizare a acestui fenomen în tehnologie să devină evidente. În primul rând, se vor dezvolta domenii conexe ale științei, apoi influența se va răspândi în continuare. Se poate dovedi că numai generațiile viitoare vor putea beneficia de roadele acestei descoperiri, așa cum acum folosim descoperirile lui Faraday.
Dezvoltare stiinta moderna petrecându-se într-un ritm accelerat și în cel mai mult diverse direcții. Astfel, acceleratorul rusesc de ioni grei, Nika, este construit la Dubna. Acesta va funcționa în regiunea energetică care nu este acoperită de niciuna dintre instalațiile existente în lume, inclusiv Large Hadron Collider. În această regiune energetică există șansa de a obține o fază mixtă de materie nucleară - o stare în care particulele eliberate din nucleu - quarci și gluoni - există simultan. Până acum, nimeni din lume nu a reușit să „prindă” quarci liberi.
Noi, echipa Quantuz, (încercând să ne alăturăm comunității GT) oferim traducerea secțiunii site-ului particleadventure.org dedicată bosonului Higgs. În acest text am exclus imaginile neinformative (pentru versiunea completă, vezi originalul). Materialul va fi de interes pentru oricine este interesat de cele mai recente realizări ale fizicii aplicate.
Rolul bosonului Higgs
Bosonul Higgs a fost ultima particulă descoperită în Modelul Standard. Aceasta este o componentă critică a teoriei. Descoperirea sa a ajutat la confirmarea mecanismului modului în care particulele fundamentale dobândesc masă. Aceste particule fundamentale din modelul standard sunt quarci, leptoni și particule purtătoare de forță.Teoria 1964
În 1964, șase fizicieni teoreticieni au emis ipoteza existenței unui câmp nou (cum ar fi un câmp electromagnetic) care umple tot spațiul și rezolvă o problemă critică în înțelegerea noastră a universului.În mod independent, alți fizicieni au dezvoltat o teorie a particulelor fundamentale, numită în cele din urmă Modelul Standard, care a furnizat o acuratețe fenomenală (precizia experimentală a unor părți ale Modelului Standard ajunge la 1 la 10 miliarde. Acest lucru este echivalent cu prezicerea distanței dintre New York și San Francisco cu o precizie de aproximativ 0,4 mm). Aceste eforturi s-au dovedit a fi strâns legate între ele. Modelul standard avea nevoie de un mecanism pentru ca particulele să dobândească masă. Teoria câmpului dezvoltat de Peter Higgs, Robert Brout, Francois Englert, Gerald Guralnick, Carl Hagen și Thomas Kibble.
boson
Peter Higgs și-a dat seama că prin analogie cu alții câmpuri cuantice trebuie să existe o particulă asociată cu acest câmp nou. Trebuie să aibă un spin egal cu zero și, astfel, să fie un boson - o particulă cu un spin întreg (spre deosebire de fermionii, care au un spin semiîntreg: 1/2, 3/2 etc.). Și într-adevăr a devenit curând cunoscut sub numele de Bosonul Higgs. Singurul său dezavantaj a fost că nimeni nu l-a văzut.Care este masa bosonului?
Din păcate, teoria care a prezis bosonul nu a precizat masa acestuia. Au trecut ani până când a devenit clar că bosonul Higgs trebuie să fie extrem de greu și, cel mai probabil, să nu fie la îndemâna instalațiilor construite înainte de Large Hadron Collider (LHC).Amintiți-vă că, conform E=mc 2, cu cât masa particulei este mai mare, cu atât este nevoie de mai multă energie pentru ao crea.
La momentul în care LHC a început să colecteze date în 2010, experimentele cu alte acceleratoare au arătat că masa bosonului Higgs ar trebui să fie mai mare de 115 GeV/c2. În timpul experimentelor la LHC s-a planificat să se caute dovezi ale unui boson în domeniul de masă 115-600 GeV/c2 sau chiar mai mare de 1000 GeV/c2.
În fiecare an, experimental a fost posibil să se excludă bosonii cu mase mai mari. În 1990 se știa că masa necesară ar trebui să fie mai mare de 25 GeV/c2, iar în 2003 s-a dovedit că este mai mare de 115 GeV/c2
Coliziunile de la Large Hadron Collider ar putea produce o mulțime de lucruri interesante
Dennis Overbye din New York Times vorbește despre recrearea condițiilor de o trilionime de secundă după Big bang si spune:« ...rămășițele [exploziei] din această parte a cosmosului nu au fost văzute de când Universul s-a răcit acum 14 miliarde de ani - primăvara vieții este trecătoare, iar și iar în toate variațiile sale posibile, ca și cum Universul participau la propria versiune a filmului Groundhog Day»
Unul dintre aceste „rămășițe” poate fi bosonul Higgs. Masa sa trebuie să fie foarte mare și trebuie să se degradeze în mai puțin de o nanosecundă.
Anunţ
După o jumătate de secol de așteptări, drama a devenit intensă. Fizicienii au dormit în afara auditoriului pentru a-și lua locurile la un seminar la laboratorul CERN din Geneva.La zece mii de mile de aici, de cealaltă parte a planetei, pe un prestigios conferinta internationalaîn fizica particulelor din Melbourne sute de oameni de știință din toate colțurile glob s-au adunat pentru a asculta seminarul transmis de la Geneva.
Dar mai întâi, să aruncăm o privire asupra fundalului.
Focuri de artificii 4 iulie
Pe 4 iulie 2012, directorii experimentelor ATLAS și CMS de la Large Hadron Collider și-au prezentat ultimele rezultate în căutarea bosonului Higgs. Au existat zvonuri că urmau să raporteze mai mult decât un raport de rezultate, dar ce?Desigur, când au fost prezentate rezultatele, ambele colaborări care au efectuat experimentele au raportat că au găsit dovezi pentru existența unei particule „asemănătoare bosonului Higgs” cu o masă de aproximativ 125 GeV. A fost cu siguranță o particulă și, dacă nu este bosonul Higgs, atunci este o imitație de foarte înaltă calitate a acestuia.
Dovezile nu au fost neconcludente, oamenii de știință au avut rezultate de cinci sigma, ceea ce înseamnă că au existat mai puțin de o șansă la un milion ca datele să fie pur și simplu o eroare statistică.
Bosonul Higgs se descompune în alte particule
Bosonul Higgs se descompune în alte particule aproape imediat după ce este produs, așa că putem observa doar produsele sale de descompunere. Cele mai frecvente dezintegrari (dintre cele pe care le putem vedea) sunt prezentate în figură:
Fiecare mod de dezintegrare al bosonului Higgs este cunoscut sub numele de „canal de dezintegrare” sau „mod de dezintegrare”. Deși modul bb este obișnuit, multe alte procese produc particule similare, așa că dacă observați dezintegrarea bb, este foarte dificil să spuneți dacă particulele se datorează bosonului Higgs sau altceva. Spunem că modul bb decay are un „fond larg”.
Cele mai bune canale de dezintegrare pentru căutarea bosonului Higgs sunt canalele a doi fotoni și a doi bosoni Z.*
*(Din punct de vedere tehnic, pentru o masă a bosonului Higgs de 125 GeV, dezintegrarea în doi bosoni Z nu este posibilă, deoarece bosonul Z are o masă de 91 GeV, ceea ce face ca perechea să aibă o masă de 182 GeV, mai mare de 125 GeV. Cu toate acestea, ceea ce observăm este o dezintegrare într-un boson Z și un boson Z virtual (Z*), a căror masă este mult mai mică.)
Dezintegrarea bosonului Higgs la Z + Z
Bosonii Z au, de asemenea, mai multe moduri de dezintegrare, inclusiv Z → e+ + e- și Z → µ+ + µ-.Modul de dezintegrare Z + Z a fost destul de simplu pentru experimentele ATLAS și CMS, ambii bozoni Z dezintegrandu-se în unul dintre cele două moduri (Z → e+ e- sau Z → µ+ µ-). Figura prezintă patru moduri de dezintegrare observate ale bosonului Higgs:
Rezultatul final este că uneori observatorul va vedea (pe lângă unele particule nelegate) patru muoni sau patru electroni sau doi muoni și doi electroni.
Cum ar arăta bosonul Higgs în detectorul ATLAS
În acest eveniment, „jetul” (jetul) a apărut în jos, iar bosonul Higgs era în sus, dar s-a dezintegrat aproape instantaneu. Fiecare imagine de coliziune este numită „eveniment”.
Exemplu de eveniment cu o posibilă dezintegrare a bosonului Higgs sub forma unei animații frumoase a ciocnirii a doi protoni în Large Hadron Collider, o puteți vedea pe site-ul sursă la acest link.
În acest caz, un boson Higgs poate fi produs și apoi se descompune imediat în doi bosoni Z, care, la rândul lor, se descompun imediat (lăsând doi muoni și doi electroni).
Mecanism care dă masă particulelor
Descoperirea bosonului Higgs este un indiciu incredibil asupra modului în care particulele fundamentale dobândesc masă, așa cum susțin Higgs, Brout, Engler, Gerald, Karl și Kibble. Ce fel de mecanism este acesta? Este foarte complicat teorie matematică, dar ideea sa principală poate fi înțeleasă printr-o simplă analogie.Imaginați-vă un spațiu plin de câmpul Higgs, ca un grup de fizicieni care comunică calm între ei cu cocktailuri...
La un moment dat, Peter Higgs intră și creează entuziasm în timp ce trece prin cameră, atrăgând un grup de fani la fiecare pas...
Înainte de a intra în cameră, profesorul Higgs se putea mișca liber. Dar după ce a intrat într-o cameră plină de fizicieni, viteza lui a scăzut. Un grup de fani i-au încetinit mișcarea prin cameră; cu alte cuvinte, a câștigat masă. Acest lucru este analog cu o particule fără masă care dobândește masă atunci când interacționează cu câmpul Higgs.
Dar tot ce voia era să ajungă la bar!
(Ideea analogiei îi aparține Prof. David J. Miller de la University College London, care a câștigat premiul pentru o explicație accesibilă a bosonului Higgs - © CERN)
Cum își obține bosonul Higgs propria masă?
Pe de altă parte, pe măsură ce știrile se răspândesc prin încăpere, ei formează și grupuri de oameni, dar de data aceasta exclusiv de fizicieni. Un astfel de grup se poate mișca încet prin cameră. Ca și alte particule, bosonul Higgs câștigă masă pur și simplu prin interacțiunea cu câmpul Higgs.
Aflarea masei bosonului Higgs
Cum găsiți masa bosonului Higgs dacă se descompune în alte particule înainte de a-l detecta?Dacă decideți să asamblați o bicicletă și doriți să-i cunoașteți masa, ar trebui să adunați masele pieselor bicicletei: două roți, cadru, ghidon, șa etc.
Dar dacă doriți să calculați masa bosonului Higgs din particulele în care s-a degradat, nu puteți pur și simplu să adunați masele. De ce nu?
Adăugarea maselor particulelor de dezintegrare a bosonului Higgs nu funcționează, deoarece aceste particule au o energie cinetică enormă în comparație cu energia de repaus (rețineți că pentru o particulă în repaus E = mc 2). Acest lucru se întâmplă din cauza faptului că masa bosonului Higgs este mult mai mare decât masele produselor finale ale dezintegrarii sale, astfel încât energia rămasă merge undeva, și anume, în energia cinetică a particulelor care apar după dezintegrare. Relativitatea ne spune să folosim ecuația de mai jos pentru a calcula „masa invariantă” a unui set de particule după dezintegrare, ceea ce ne va da masa „părintelui”, bosonul Higgs:
E 2 =p 2 c 2 + m 2 c 4
Găsirea masei bosonului Higgs din produsele sale de descompunere
Notă Quantuz: aici suntem puțin siguri de traducere, deoarece sunt implicați termeni speciali. Vă sugerăm să comparați traducerea cu sursa pentru orice eventualitate.Când vorbim despre dezintegrare ca H → Z + Z* → e+ + e- + µ+ + µ-, atunci cele patru combinații posibile prezentate mai sus ar putea apărea atât din dezintegrarea bosonului Higgs, cât și din procesele de fond, așa că trebuie să ne uităm la histograma masei totale a celor patru particule din aceste combinații.
Histograma de masă implică faptul că observăm o sumă imensă evenimente și notează numărul acelor evenimente când se obține masa finală invariantă. Arată ca o histogramă, deoarece valorile masei invariante sunt împărțite în coloane. Înălțimea fiecărei coloane arată numărul de evenimente în care masa invariantă se află în intervalul corespunzător.
Ne-am putea imagina că acestea sunt rezultatele dezintegrarii bosonului Higgs, dar nu este cazul.
Datele bosonului Higgs din fundal
Zonele roșii și violete ale histogramei arată „fondul” în care se așteaptă să aibă loc numărul de evenimente de patru leptoni fără participarea bosonului Higgs.Zona albastră (vezi animația) reprezintă predicția „semnal”, în care numărul de evenimente de patru leptoni sugerează rezultatul dezintegrarii bosonului Higgs. Semnalul este plasat în partea de sus a fundalului deoarece pentru a obține numărul total de evenimente prezis, pur și simplu adunați toate rezultatele posibile ale evenimentelor care ar putea avea loc.
Punctele negre arată numărul de evenimente observate, în timp ce liniile negre care trec prin puncte reprezintă incertitudinea statistică a acestor numere. Creșterea datelor (vezi următorul diapozitiv) la 125 GeV este un semn al unei noi particule de 125 GeV (bosonul Higgs).
O animație a evoluției datelor pentru bosonul Higgs pe măsură ce se acumulează este pe site-ul original.
Semnalul bosonului Higgs se ridică încet deasupra fundalului.
Datele de la bosonul Higgs care se descompun în doi fotoni
Dezintegrarea în doi fotoni (H → γ + γ) are un fundal și mai larg, dar cu toate acestea semnalul se distinge clar.
Aceasta este o histogramă a masei invariante pentru dezintegrarea bosonului Higgs în doi fotoni. După cum puteți vedea, fundalul este foarte larg în comparație cu graficul anterior. Acest lucru se datorează faptului că există mult mai multe procese care produc doi fotoni decât procese care produc patru leptoni.
Linia roșie întreruptă arată fundalul, iar linia roșie groasă arată suma fundalului și a semnalului. Vedem că datele sunt în acord cu o nouă particulă de aproximativ 125 GeV.
Dezavantajele primelor date
Datele erau convingătoare, dar nu perfecte și aveau limitări semnificative. Până la 4 iulie 2012, nu existau suficiente statistici pentru a determina rata cu care o particulă (bosonul Higgs) se descompune în diverse seturi particule mai puțin masive (așa-numitele „proporții de ramificare”) prezise de modelul standard.„Raportul de ramificare” este pur și simplu probabilitatea ca o particulă să se descompună printr-un canal de dezintegrare dat. Aceste proporții sunt prezise de modelul standard și măsurate prin observarea în mod repetat a dezintegrarii acelorași particule.
Următorul grafic arată cele mai bune măsurători ale proporțiilor de ramificare pe care le putem face începând cu 2013. Deoarece acestea sunt proporțiile prezise de modelul standard, așteptarea este 1,0. Punctele sunt măsurătorile curente. Evident, barele de eroare (liniile roșii) sunt în mare parte prea mari pentru a trage concluzii serioase. Aceste segmente sunt scurtate pe măsură ce sunt primite date noi și punctele se pot deplasa.
De unde știi că o persoană observă un eveniment candidat pentru bosonul Higgs? Există parametri unici care disting astfel de evenimente.
Particula este un boson Higgs?
În timp ce noua particulă fusese detectată că se descompune, ritmul cu care se producea era încă neclar până pe 4 iulie. Nici măcar nu se știa dacă particula descoperită avea numerele cuantice corecte, adică dacă avea spinul și paritatea necesare bosonului Higgs.Cu alte cuvinte, pe 4 iulie, particula arăta ca o rață, dar trebuia să ne asigurăm că înoată ca o rață și că a șarlat ca o rață.
Toate rezultatele experimentelor ATLAS și CMS ale colisionorului mare de hadroni (precum și colizionatorului Tevatron de la Fermilab) după 4 iulie 2012 au arătat un acord remarcabil cu proporțiile de ramificare așteptate pentru cele cinci moduri de dezintegrare discutate mai sus și acord cu spinul așteptat. (egal cu zero) și paritatea (egal cu +1), care sunt numerele cuantice fundamentale.
Aceste opțiuni au important pentru a determina dacă noua particulă este într-adevăr bosonul Higgs sau o altă particulă neașteptată. Deci, toate dovezile disponibile indică bosonul Higgs din Modelul Standard.
Unii fizicieni au considerat asta o dezamăgire! Dacă noua particulă este bosonul Higgs din modelul standard, atunci modelul standard este în esență complet. Tot ceea ce se poate face acum este să se efectueze măsurători cu o precizie crescândă a ceea ce a fost deja descoperit.
Dar dacă noua particulă se dovedește a fi ceva neprevăzut de Modelul Standard, va deschide ușa pentru multe teorii și idei noi care urmează să fie testate. Rezultatele neașteptate necesită întotdeauna noi explicații și ajută la împingerea fizicii teoretice mai departe.
De unde a venit masa în Univers?
În materia obișnuită, cea mai mare parte a masei este conținută în atomi și, pentru a fi mai precis, este conținută într-un nucleu format din protoni și neutroni.Protonii și neutronii sunt formați din trei quarci, care își câștigă masa prin interacțiunea cu câmpul Higgs.
DAR... masele de quarci contribuie cu aproximativ 10 MeV, care reprezintă aproximativ 1% din masa protonului și neutronului. Deci, de unde provine masa rămasă?
Se pare că masa unui proton provine din energia cinetică a quarcilor săi constitutivi. După cum, desigur, știți, masa și energia sunt legate prin egalitatea E=mc 2.
Deci, doar o mică parte din masa materiei obișnuite din Univers aparține mecanismului Higgs. Totuși, așa cum vom vedea în secțiunea următoare, Universul ar fi complet nelocuibil fără masa Higgs și nu ar fi nimeni care să descopere mecanismul Higgs!
Dacă nu ar fi câmpul Higgs?
Dacă nu ar exista câmpul Higgs, cum ar fi Universul?Nu este chiar atât de evident.
Cu siguranță nimic nu ar lega electronii din atomi. Ar zbura separat cu viteza luminii.
Dar quarcii sunt legați de o interacțiune puternică și nu pot exista într-o formă liberă. Unele stări legate de quarci ar putea fi păstrate, dar nu este clar despre protoni și neutroni.
Toate acestea ar fi probabil materie nucleară. Și poate că toate acestea s-au prăbușit ca urmare a gravitației.
Un fapt de care suntem siguri: Universul ar fi rece, întunecat și lipsit de viață.
Așa că bosonul Higgs ne salvează dintr-un univers rece, întunecat și lipsit de viață, în care nu există oameni care să descopere bosonul Higgs.
Este bosonul Higgs un boson din modelul standard?
Știm cu siguranță că particula pe care am descoperit-o este bosonul Higgs. De asemenea, știm că este foarte asemănător cu bosonul Higgs din Modelul Standard. Dar există două puncte care încă nu sunt dovedite:1. În ciuda faptului că bosonul Higgs este din Modelul Standard, există mici discrepanțe care indică existența unei noi fizici (în prezent necunoscută).
2. Există mai mult de un boson Higgs, cu mase diferite. Acest lucru sugerează, de asemenea, că vor exista noi teorii de explorat.
Numai timpul și datele noi vor dezvălui fie puritatea Modelului Standard și a bosonului său, fie noi teorii fizice interesante.
Modelul sub formă de câmpuri fizice a fost construit de foarte mult timp de mulți fizicieni care studiază în mod persistent Universul. Dezvoltarea acestui model a început în anii 70 ai secolului XX. Esența sa este simplă: fără bosonul Higgs, materia nu poate avea masă.
Destul de recent, a avut loc un eveniment mult așteptat: celebra „particulă de Dumnezeu” a fost descoperită la CERN. Predicția s-a adeverit, iar știința s-a apropiat de rezolvarea misterului Universului. Să încercăm să ne imaginăm cum este el. Pentru a face acest lucru, trebuie să prăbușiți o bucată de spumă de polistiren pe masă. Dacă suflați pe firimiturile rezultate, care sunt analoge ale particulelor elementare, acestea se vor despărți cu ușurință. Dar dacă suprafața mesei este acoperită cu un strat de apă, împrăștierea firimiturii va deveni dificilă. În această comparație, apa acționează ca câmpul Higgs, ca și cum ar da o anumită masă firimiturii. Și un analog al bosonilor vor fi ondulațiile unei suprafețe de apă dacă suflați pe ea. Singura diferență este că un astfel de câmp nu afectează mișcarea particulelor, ci accelerația acestora.
Câmpul Higgs
Câmpul Higgs afectează particulele care trec prin el. De exemplu, fotonii pot trece prin acest câmp absolut liber, dar alte particule - bosonii W și Z - vor încetini. Tot ceea ce are masă interacționează cu câmpul Higgs.Și acest câmp ocupă întregul spațiu al Universului Ca toate celelalte câmpuri, câmpul Higgs necesită o anumită particulă care va duce interacțiunea, influențând particulele din acest câmp. Acest purtător este bosonul Higgs. A fost descoperit experimental la LHC pe 4 iulie 2012 și avea o masă de 125 – 126 GeV/c 2 . Fără câmpul Higgs, conceptul de construcție a materiei s-ar fi dovedit complet diferit. Dar nici imaginea Universului care a apărut acum nu poate fi definitivă și nu explică toate proprietățile sale. Cosmologia afirmă că marea majoritate a materiei din Univers poate consta din forme complet diferite de materie. Bosonul Higgs ar trebui să ajute cercetările suplimentare pentru înțelegerea acestor forme. Și unii oameni de știință optimiști încearcă deja să folosească descoperirea în practică. De exemplu, dacă eliminați cumva câmpul Higgs, atunci toate particulele elementare își vor pierde masa. Poate că va apărea oportunitate reală creând antigravitație. Deși, nu se știe cum s-ar putea întâmpla acest lucru și dacă acest lucru este chiar posibil.
În modelul standard, este permis un singur câmp Higgs, care determină toate masele particulelor elementare. Dar apar modele standard extinse, supersimetrice (SSM). În aceste modele, fiecare particulă este asociată cu un superpartener care are proprietăți strâns legate (cu toate acestea, astfel de particule nu au fost încă descoperite). SSM necesită deja cel puțin două câmpuri care, interacționând cu particulele, le înzestrează cu masă. Aceleași câmpuri dau o parte din masă superpartenerilor. Două câmpuri Higgs pot produce cinci tipuri de bosoni Higgs. Dintre acestea, trei au o valoare neutră, iar două au primit o taxă. Neutrinii, ale căror mase sunt incomparabil mai mici decât masele altor particule, se pot naște din astfel de interacțiuni.
Bosonul Higgs - un prevestitor al morții Universului?
Una dintre numeroasele opțiuni pentru sfârșitul lumii se bazează în special pe bosonul Higgs. Proprietățile acestei particule conferă Universului nostru o stare instabilă, ceea ce face posibil ca acesta să fie absorbit de un alt Univers alternativ. După ceva timp, din cauza fluctuației cuantice, poate apărea o bulă de vid, care va deveni un Univers alternativ și îl va distruge pe al nostru. Mărimea masei bosonului descoperit face ca o astfel de catastrofă să fie foarte reală. Dar nu totul este atât de rău: sfârșitul lumii se va întâmpla cu viteza luminii, așa că este puțin probabil să avem timp să ne dăm seama de consecințele acesteia. Se crede că această catastrofă ar putea izbucni în orice moment, dar cel mai probabil se va desfășura foarte departe de noi. Deci, avem un avans de câteva miliarde de ani.
Cum l-au deschis
Large Hadron Collider a fost construit pentru a căuta această particulă. Acesta este probabil cel mai scump proiect din întreaga istorie a omenirii, încorporând cele mai recente realizări științifice și genii ale ingineriei. Numai cele grandioase se pot compara cu ea ca cost. proiecte spațiale. Într-un inel subteran de aproximativ 27 km lungime, nucleele de hidrogen - protonii - sunt accelerate folosind câmpuri electrice. Fasciculele de protoni sunt emise în direcții opuse. Accelerați la viteze gigantice, puțin mai mici decât viteza luminii, protonii se ciocnesc între ei. Energia enormă dobândită de protoni este echivalentă cu masa, astfel încât rezultatul ciocnirilor de particule masive este nașterea de noi particule. Sunt foarte instabile și suferă o degradare rapidă. Urmele coliziunilor sunt înregistrate și procesate de detectoare speciale. Studiind în mod repetat urmele acestor ciocniri, a fost descoperit bosonul Higgs.
Importanța descoperirii bosonului Higgs pentru știința modernă este confirmată de faptul că a fost numit „particulă de zeu”.
5 iulie 2012 14:11 Dlversiune imprimabilă
În termeni simpli, bosonul Higgs poate fi comparat cu bârfele care au început la un capăt al unei săli mari și toți cei care se aflau în el au început să o treacă de-a lungul lanțului. Bosonul Higgs a fost găsit la CERN (același menționat în Codul lui Da Vinci). Deja, fizicienii din întreaga lume cred că descoperirea bosonului Higgs este cea mai mare descoperireîn lumea particulelor elementare.
Bosonul Higgs: ce este?
bosonul Higgs în cuvinte simple a încercat să explice multă vreme. În 1993, ministrul britanic al științei William Waldgrave a anunțat un concurs pentru a găsi cea mai simplă explicație a bosonului Higgs. Cea mai comună versiune a fost versiunea de petrecere. Pentru a înțelege ce este bosonul Higgs, trebuie să vă imaginați o cameră mare în care are loc o petrecere.
Bosonul Higgs găsit
La un moment dat O persoană (ca un star rock) intră în cameră și toată lumea vrea să vorbească cu ea. Când o persoană se mută, mai mulți invitați la petrecere îl urmează - poate părea că există mulțimi de oameni care îl urmăresc. În același timp, viteza vedetei rock este mai mică decât cea a altor invitați. Oaspeții petrecerii înșiși se pot uni în grupuri - dacă încep să discute bârfe în mulțime, atunci oamenii vor începe să transmită zvonul unul altuia, formând mici compactări.
