In eenvoudige terme: die Higgs boson - wat is dit?

In eenvoudige terme, die Higgs boson - die deeltjie is die duurste van alle tye. As die ontdekking van die elektron, byvoorbeeld, was genoeg vakuumbuis en 'n paar van die briljante gedagtes, die soeke na die Higgs boson daarop aangedring dat die vestiging van 'n vlieënier energie wat selde gesien word in die wêreld. Die Large Hadron Collider geen bekendstelling nodig nie as een van die mees bekende en suksesvolle wetenskaplike eksperimente, maar sy profiel deeltjie, soos voorheen, is in misterie gehul vir die meerderheid van die bevolking. Sy was bekend as God deeltjie egter te danke aan die pogings van letterlik duisende wetenskaplikes, ons moet nie meer sy bestaan as vanselfsprekend aanvaar.

laaste onbekend

Wat is die Higgs boson en wat is die belangrikheid van sy ontdekking? Hoekom het hy die onderwerp van soveel hype en verkeerde inligting finansiering? Vir twee redes. In die eerste plek, dit was die laaste onontdekte deeltjie wat nodig is vir bevestiging van die Standard Model van fisika. Haar ontdekking het beteken dat 'n hele geslag van wetenskaplike publikasies nie tevergeefs gewees het. In die tweede plek, die boson gee ander deeltjies hul massa, wat dit 'n spesiale betekenis en 'n "magic" gee. Ons is geneig om te dink van massa as die binnelandse eienskappe van dinge, maar fisici anders glo. In eenvoudige terme, die Higgs boson - 'n deeltjie, waarsonder die massas basies bestaan nie.

Nog 'n gebied

Die rede lê in die sogenaamde Higgs veld. Dit is voor beskryf vir die Higgs boson, fisici, want dit is bereken vir die behoeftes van hul eie teorieë en waarnemings, wat vereis dat die teenwoordigheid van 'n nuwe veld, die effek van wat sou uitgebrei word na die hele heelal. Versterkings hipoteses deur die uitvinding van nuwe komponente van die heelal is gevaarlik. In die verlede, byvoorbeeld, dit het gelei tot die skepping van die teorie van eter. Maar hoe meer wiskundige berekeninge uitgevoer word, hoe meer fisika om te verstaan dat die veld Higgs, moet bestaan in die werklikheid. Die enigste probleem was die gebrek aan praktiese geleenthede van die waarneming van dit.

In die standaard model die fisika elementêre deeltjies verkry massa deur 'n meganisme wat gebaseer is op die bestaan van Higgs veld deurdring al die ruimte. Dit skep 'n Higgs-boson, waarvoor 'n groot hoeveelheid energie benodig word, en dit is die hoofrede waarom wetenskaplikes nodig moderne partikelversnellers vir 'n hoë-energie eksperimente.

Waar kom die gewig?

Die krag van die swak kern interaksie met 'n toenemende afstand baie vinnig. Volgens kwantumveldeteorie, beteken dit dat die deeltjies, wat betrokke is by die skepping - die W- en Z-bosone - massa moet hê, anders as fotone en gluons, wat geen massa het.

Die probleem is dat ijktheorieën net massalose elemente funksioneer. As die meter bosone het massa, so 'n hipotese kan nie redelik bepaal. Higgs meganisme vermy hierdie probleem deur die bekendstelling van 'n nuwe veld, genaamd die veld Higgs. Teen 'n hoë energie, moenie die massa van meet bosone nie, en die hipotese werk as wat verwag is. Teen 'n lae energie versteur veld die simmetrie wat toelaat dat die elemente 'n gewig.

Wat is die Higgs boson?

Higgs veld genereer deeltjies genoem Higgs bosone. Teorie van gewig is nie gespesifiseer nie, maar die gevolg van die eksperiment daar besluit is dat dit gelyk is aan 125 GeV is. In eenvoudige terme, die bestaan van die Higgs-boson sy uiteindelik bevestig dat die Standard Model.

Die meganisme veld en boson is vernoem na die Skotse wetenskaplike Peter Higgs. Hoewel hy nie die eerste om die konsep voor te stel, en, soos dikwels gebeur in fisika, eenvoudig blyk te wees, na wie hulle vernoem.

simmetrie breek

Daar is geglo dat die Higgs is verantwoordelik vir die feit dat die deeltjies wat 'n massa het nie moet besit word deur dit. Dit is die universele medium, endowing deeltjies sonder massa van verskillende massas. Soos simmetrie verbreking toegeskryf deur analogie met die lig - al golflengtes in vacuo skuif teen dieselfde spoed in elke prisma dieselfde golflengte kan toegeken word. Dit, natuurlik, verkeerde analogie, aangesien wit lig sluit alle golflengtes, maar die voorbeeld wys hoe om 'n stuk grond te skep verteenwoordig massa Higgs simmetrie deur skending. Prism breek die simmetrie van spoed van verskillende golflengtes van lig, hulle skei, en Higgs veld Daar word geglo dat die simmetrie van die massa sommige deeltjies wat anders simmetries massalose breek.

Hoe om te verduidelik in eenvoudige taal die Higgs boson? Eers onlangs besef fisici dat as die veld Higgs bestaan, sal dit 'n geskikte draer met eienskappe wat waargeneem kan word vereis. Daar is aanvaar dat hierdie deeltjie behandel om bosone. Higgs eenvoudige taal - die sogenaamde krag van die draer is dieselfde as fotone, wat die draers van die elektromagnetiese veld van die heelal is. Fotone in 'n sekere sin, is sy plaaslike excitaties soos Higgs is plaaslike opwekking van sy veld. Die bewys van die bestaan van 'n deeltjie fisici met verwagte eienskappe was feitlik gelykstaande aan 'n direkte bewys van die bestaan van 'n veld.

eksperiment

Baie jare van beplanning toegelaat word om die Large Hadron Collider (LHC) om 'n ervaring, 'n potensiële voldoende is om die teorie van die Higgs boson weerlê word. 27 km ring heavy duty elektromagneet kan versnel gelaaide deeltjies tot 'n beduidende fraksie van die spoed van lig, wat veroorsaak dat 'n botsing van voldoende krag om hulle te verdeel in komponente, en ook om die ruimte rondom die punt van impak vervorm. Daar word beraam dat wanneer die botsing energie voldoende hoë vlak kan gehef word boson sodat dit sal breek en dit sal sigbaar wees. Hierdie energie is so groot dat sommige selfs paniekbevange en voorspel einde van die wêreld, en ander verkoop die fantasie sodat die ontdekking van die Higgs boson as 'n kykie kon beskryf in 'n alternatiewe dimensie.

finale bevestiging

Aanvanklike waarnemings, het dit gelyk, in werklikheid uitgedaag voorspelling, en geen tekens was dit nie moontlik is om deeltjies op te spoor. Sommige navorsers wat deelgeneem het aan die veldtog vir die besteding van miljarde dollars, verskyn selfs op televisie en gedwee gesê dat die weerlegging van 'n wetenskaplike teorie is net so belangrik as dit bevestig. Na 'n ruk, maar begin vorm aanneem in die meting van die geheelbeeld, en 14 Maart 2013 CERN amptelik aangekondig dat die bevestiging van die bestaan van die deeltjie. Daar is rede om die bestaan van verskeie bosone aanvaar, maar die idee moet verdere studie.

Twee jaar later, nadat die CERN aangekondig dat die ontdekking van die deeltjie, die wetenskaplikes werk aan die Large Hadron Collider, was in staat om dit te bevestig. Aan die een kant, dit was 'n groot oorwinning vir die wetenskap, aan die ander kant baie wetenskaplikes is teleurgesteld. As iemand het gehoop dat die Higgs boson 'n deeltjie wat sal lei tot vreemde en verrassende gebiede buite die Standard Model sou wees - Super Symmetrie, donker materie, donker energie - wat ongelukkig was dit nie so nie.

Die studie, gepubliseer in Nature Physics, bevestig verval in fermione. Die standaard model voorspel dat, in eenvoudige terme, die Higgs-boson is die deeltjie wat massa aan hulle fermione gee. CMS detector Collider uiteindelik bevestig hul verval in fermione - onderste kwarke en TLU leptone.

Higgs eenvoudige terme: wat is dit?

Hierdie studie finaal bewys dat dit die Higgs-boson voorspel deur die Standaard Model van elementêre deeltjies. Dit is geleë in die gebied van die massa-energie van 125 GeV, het geen spin, en kan verval in 'n pluraliteit van ligte elemente - .. pare fotone, fermione, ens As gevolg hiervan kan ons met vertroue sê dat die Higgs boson, 'n eenvoudige taal praat, is 'n deeltjie gee 'n baie van alles.

Teleurgesteld deur die standaard gedrag van 'n nuut ontdekte element. As sy val 'n bietjie anders, sou hy gewees het wat verband hou met fermione anders, en om op te staan om nuwe gebiede van navorsing. Aan die ander kant, beteken dit dat ons nie kan gevorderde het 'n stap verder as die standaard model, wat nie rekening vir swaartekrag, donker energie, donker materie en ander bisarre verskynsels van die werklikheid.

Ons kan net spekuleer oor wat hulle genoem word. Die gewildste teorie Susy, wat bepaal dat elke deeltjie van die Standard Model het 'n baie swaar superpartner (waardeur 23% van die heelal - donker materie). Dateer Collider met 'n verdubbeling van sy botsing energie van 13 TEV, waarskynlik, sal toelaat om hierdie superparticle ontdek. Anders Super Symmetrie moet wag vir die konstruksie van 'n meer kragtige LHC opvolger.

toekomstige vooruitsigte

So, wat sal wees die fisika na Higgs boson? LHC onlangs heropen met 'n beduidende verbeterings en is in staat om alles te sien - van antimaterie te donker energie. Daar word geglo dat donker materie in wisselwerking met normale net deur swaartekrag en deur die skepping van die massas, en die waarde van die Higgs-boson is 'n sleutel tot begrip van hoe dit werk. Die belangrikste nadeel van die Standard Model is dat dit nie kan rekenskap gee van die effek van swaartekrag - so 'n model kan die Groot verenigde teorie genoem word - en 'n paar van mening dat die deeltjie en die veld Higgs die brug wat fisika so desperaat probeer om uit te vind kan wees.

Die bestaan van die Higgs-boson is bevestig, maar voor sy volle verstand is nog baie ver weg. Weerlê as toekomstige eksperimente Super Symmetrie en die idee van die uitbreiding na die baie donker materie? Of hulle sal alles tot in die kleinste detail bevestig, sal die voorspellings van die standaard model van die eienskappe van die Higgs boson met hierdie area van navorsing weg met ewig gedoen word?