Mis on Higgs Boson ja miks see nii oluline on?

higgs pea

Higgsi boson on kui kõige muu kallim osake läbi aegade. See on natuke ebaõiglane võrdlus; Näiteks elektronide avastamine nõudis vaakumtoru ja mõnda ehtsat geeniust, Higgsi bosoni leidmine aga planeedil Maa harva nähtud eksperimentaalenergia loomist. Suur hadroni kokkupõrge vajas peaaegu mingit tutvustust, olles kõigi aegade üks kuulsamaid ja edukamaid teaduskatseid, kuid selle peamise sihtosakese identiteeti varjab endiselt suur osa avalikkust. Seda on nimetatud Jumala osakeseks, kuid tänu sõna otseses mõttes tuhandete teadlaste jõupingutustele ei pea me selle olemasolu enam usu peale võtma.



Miks on Higgsi kohta tehtud nii palju pahandusi, rahastamist ja (vale) teavet? Seda kahel põhjusel. Esiteks oli see viimane füüsikalise standardmudeli täpsuse kontrollimise püüdluse ajal peidetud osake. See tähendas, et selle avastamine kinnitab rohkem kui ühe teaduspublikatsiooni põlvkonda. Teiseks, Higgs on osake, mis annab teistele osakestele nende massi, muutes selle nii keskselt oluliseks kui ka näiliselt maagiliseks. Me kipume arvama massist kui kõigi asjade sisemisest omadusest, kuid siiski usuvad füüsikud, et ilma Higgsi bosonita pole massi põhimõtteliselt olemas.

Mõned on väitnud, et Homer Simpson ennustas Higgsi bosoni Matt Groeningu vahendusel

Mõni on väitnud, et Homer Simpson ennustas Higgsi bosoni Matt Groeningi kalduvuse kaudu varjata Simpsonites väga usaldusväärset füüsikat.



Põhjus tuleb tagasi millegi nimega Higgsi väli. See väli teoretiseeriti tegelikult juba enne Higgsi bosonit ennast, kuna füüsikud arvutasid, et nende teooriate ja tähelepanekute virvendamiseks on vaja ette kujutada uus väli, mis eksisteeris kõikjal universumis. Olemasolevate teooriate ülesehitamine universumi uute teoreetiliste komponentide leiutamise kaudu on ohtlik ja varem viis füüsikud hüpoteesi universaalsele eeterile - kuid mida rohkem matemaatikat nad tegid, seda rohkem mõistsid nad, et Higgsi väli pidi lihtsalt olema reaalne. Ainus probleem? Higgsi välja oleks nende määratlemise viisi järgi võimatu jälgida.

Arvati, et Higgsi väli on vastutav selle eest, et mõned osakesed, millel ei tohiks olla massi, teevad seda. Mõnes mõttes on see universaalne keskkond, mis eraldab massita osakesed erinevateks massideks. Seda nimetatakse sümmeetria murdmiseks ja seda seletatakse sageli valgusega analoogia abil - kõik valguse lainepikkused liiguvad vaakumi keskkonnas sama kiirusega, kuid prisma keskkonnas saab iga lainepikkuse homogeensest valgest eraldada. valgus erineva lainepikkusega ribadeks. See on muidugi vale analoogia, kuna valguse lainepikkused eksisteerivad kõik valges valguses, olenemata sellest, kas me oleme võimelised seda fakti nägema või mitte, kuid näide näitab, kuidas arvatakse, et Higgsi väli loob sümmeetriat murdva massi. Prisma purustab valguse eri lainepikkuste kiiruse-sümmeetria, eraldades need seeläbi ning arvatakse, et Higgsi väli purustab mõnede muidu sümmeetriliselt massita osakeste massisümmeetria.

Suure hadroni põrkaja (a) suu.

Suure hadroni põrkaja (a) suu.



Alles hiljem said füüsikud aru, et kui Higgsi väli on olemas, nõuab selle toimimine vastava kandjaosakese olemasolu ja selle hüpoteetilise osakese omadused olid sellised, et me võime seda tegelikult jälgida. Usuti, et see osake kuulub klassi, mida nimetatakse bosoniteks; asju lihtsana hoides nimetasid nad Higsi põlluga koos käinud bosoni Higgsi bosoniks. See on Higgsi välja jaoks nn „jõukandja“, nii nagu footonid on universumi elektromagnetvälja jõukandjad; footonid on mõnes mõttes EM-välja kohalikud ergastused ja samas mõttes on Higgsi boson Higgsi välja kohalik ergastus. Osakese olemasolu tõestamine koos füüsikutelt eeldatavate omadustega, mis põhinesid nende välja mõistmisel, oli tegelikult sama, mis tõendada välja olemasolu otse.

Pärast paljude aastate pikkust kavandamist sisestage suur hadroni põrkekeha (LHC) - eksperiment, mis on piisavalt massiline, et potentsiaalselt võltsida Higgsi bosoni teooriat. Ülivõimsate elektromagnetite 17-miiline silmus võib kiirendada laetud osakesi valguse kiiruse olulise osani, põhjustades piisavalt tugevaid kokkupõrkeid, et need osakesed põhikomponentideks murda, ja deformeerida löögipunkti ümbritsevat ruumi. Piisavalt kõrge kokkupõrkeenergia korral arvutati välja, et teadlased suudavad põhimõtteliselt Higgsi bosoni ülelaadida, surudes selle energiaolukorda, kus see laguneb viisil, nagu meie saab jälgima. Need energiad olid nii suured, et mõned isegi sattusid paanikasse ja väitsid, et LHC hävitab maailma, teised aga läksid nii kaugele, et kirjeldasid Higgsi vaatlust alternatiivmõõtmeks piilumisena.

Nagu näete sellest universumi koostise graafikust, on pimeaine ja tumeenergia mõistmine meie universumi mõistmiseks põhiline.

Nagu näete sellest universumi koostise graafikust, on pimeaine ja tumeenergia mõistmine meie universumi mõistmiseks põhiline.

Esialgsed vaatlused tundusid tegelikult olevat võltsima ennustusi ja Higgsi märke ei leitud - viies mõned miljardite dollarite kulutamise eest kampaaniat teinud teadlased televisiooni ja tuues leebelt välja tõese, kuid mitte rahuldava argumendi, et teadusteooria võltsimine on sama oluline kui kinnitamine seda. Veidi aja möödudes hakkasid mõõtmised siiski kokku tulema ja 14. märtsil 2013 CERN ametlikult välja kuulutatud Higgsi bosoni kinnitus. On isegi mõningaid tõendeid, mis viitavad selle olemasolule mitmekordne Higgsi bosonid, kuid see idee vajab märkimisväärset täiendavat uurimist.



Mis on siis Jumala osakese järgmine? Noh, LHC avati hiljuti uuesti oluliste täiendustega ja tal on silm, et uurida kõike alates antiainest kuni tumeda energiani. Arvatakse, et tumeaine suhtleb regulaarse ainega ainult raskusjõu kaudu - massi tekitades võib Higgsi boson olla määrava tähtsusega, et täpselt aru saada, kuidas. Standardmudeli peamine ebaõnnestumine on see, et see ei saa arvestada raskusjõuga - seda võiks teha nii, et seda nimetatakse suurte ühendatud teooriaks - ja mõned väidavad, et Higgsi osake / väli võiksid olla sillafüüsikud, keda see nii väga soovib.

Igal juhul kinnitatakse Higgsi olemasolu ainult; sellest pole veel kaugelt aru saada. Kas tulevased katsed kinnitavad ülisümmeetriat ja ideed, milleks Higgsi boson võiks laguneda? tume aine ise ? Või kinnitavad nad standardmudeli iga pisikese ennustuse Higgsi bosoni omaduste kohta ja lõpetavad paradoksaalsel kombel kogu selle uurimisvaldkonna lõplikult?

Põhjalikuma ülevaate saamiseks vaadake meie sarja 2007es.com Explains.



Copyright © Kõik Õigused Kaitstud | 2007es.com