F'termini sempliċi: l-boson Higgs - x'inhu?

F'termini sempliċi, il boson Higgs - l-partiċelli hija l-aktar għoljin ta 'kull żmien. Jekk il- iskoperta ta 'l-elettron, per eżempju, kien biżżejjed tubu vakwu u par imħuħ brillanti, it-tfittxija għall-boson Higgs mitluba l-istabbiliment ta' enerġija pilota li rarament li jseħħu fid-dinja. Il Collider Hadron Kbir teħtieġ ebda introduzzjoni bħala wieħed mill-esperimenti xjentifiċi l-aktar famużi u ta 'suċċess, iżda partiċelli profil tiegħu, bħal qabel, huwa shrouded fil-misteru għall-maġġoranza tal-popolazzjoni. Hija kien imsemmi biċċa ta 'Alla, madankollu, grazzi għall-isforzi ta' litteralment eluf ta 'xjenzjati, aħna ma għandekx tieħu l-eżistenza tagħha għall mogħtija.

aħħar magħrufa

X'inhu l-boson Higgs u x'inhi l-importanza ta 'l-iskoperta tiegħu? Għaliex sar is-suġġett ta 'hype tant u finanzjament misinformazzjoni? Għal żewġ raġunijiet. L-ewwelnett, kien l-aħħar partiċelli mistura meħtieġa għall-konferma tal-Mudell Standard tal-fiżika. iskoperta tagħha fisser li ġenerazzjoni sħiħa ta 'pubblikazzjonijiet xjentifiċi ma ġewx vain. It-tieni nett, il-boson jagħti partikoli oħra massa tagħhom, li jagħtiha sinjifikat speċjali u "magic". Għandna t-tendenza li jaħsbu ta 'massa bħala l-proprjetajiet domestiċi ta' affarijiet, iżda fiżiċi jemmnu mod ieħor. F'termini sempliċi, il boson Higgs - partiċelli, li mingħajrhom il-mases bażikament ma teżistix.

ieħor qasam

Ir-raġuni tinsab fl-hekk imsejħa qasam Higgs. Ġie deskritt qabel għall-boson Higgs, fiżiċi għaliex kienet ikkalkulata għall-ħtiġijiet ta 'teoriji tagħhom stess u l-osservazzjonijiet, jeħtieġ il-preżenza ta' kamp ġdid, l-effett tagħhom ikun estiż għall-univers kollu. Rinforzi ipoteżijiet mill-invenzjoni ta 'komponenti ġodda ta' l-univers huwa perikoluż. Fil-passat, per eżempju, dan wassal għall-ħolqien tat-teorija ta 'etere. Iżda l-aktar matematiċi kalkoli mwettqa, l-aktar fiżika li jifhmu li l-Higgs qasam għandha jeżistu fir-realtà. L-unika problema kienet in-nuqqas ta 'prattika opportunitajiet ta' osservazzjoni dan.

Fil-mudell standard ta 'l-fiżika partiċelli elementari massa miksuba permezz ta' mekkaniżmu bbażat fuq l-eżistenza ta 'qasam Higgs tinxtered kollha ispazju. Hija toħloq boson Higgs, li għalih ammont kbir ta 'enerġija huwa meħtieġ, u din hija r-raġuni ewlenija għaliex xjentisti bżonn aċċelleraturi tal-partiċelli moderni għal esperimenti ta' enerġija għolja.

Fejn ma l-piż?

Il-qawwa tal-interazzjoni nukleari dgħajfa distanza għandha tikber proporzjonalment jonqos malajr. Skond it-teorija tal-kwantum, dan ifisser li l-partiċelli, li huma involuti fil-ħolqien tiegħu - l W- u Z- bosons - għandu jkollhom massa, b'differenza photons u gluons, li ma jkollhomx massa.

Il-problema hija li t-teoriji gauge joperaw biss elementi massless. Jekk il-bosons gauge jkollhom massa, tali ipoteżi ma tistax tiġi determinata b'mod raġonevoli. mekkaniżmu Higgs jevita din il-problema bl-introduzzjoni qasam ġdid, imsejjaħ il-qasam Higgs. Fil għolja enerġiji, il-massa ta 'kejl bosons li m'għandhomx, u l-ipoteżi xogħlijiet kif mistenni. Fil-enerġiji baxxi qasam tfixkel il simetrija li tippermetti l-elementi jkollhom piż.

X'inhu l-boson Higgs?

qasam Higgs jiġġenera partiċelli imsejħa bosons Higgs. Teorija ta 'piż ma jkunx speċifikat, imma r-riżultat tal-esperiment ġie stabbilit li huwa ugwali għal 125 GeV. F'termini sempliċi, l-eżistenza tal-Higgs boson tagħha finalment ikkonfermat il-Mudell Standard.

Il-qasam mekkaniżmu u boson huma msemmija wara xjenzat Skoċċiż Peter Higgs. Għalkemm huwa ma kienx l-ewwel li tipproponi l-kunċett, u, kif spiss jiġri fil-fiżika, sempliċiment irriżultaw li huma, wara li huma kienu ssemmew.

tkissir simetrija

Kien maħsub li l-Higgs huwa responsabbli għall-fatt li l-partiċelli li għandhom massa m'għandhomx jiġu posseduti minnha. Huwa l-mezz universali, ddotatt partiċelli mingħajr massa ta 'mases differenti. Tali simetrija tkissir attribwit b'analoġija mal-dawl - kollha wavelengths f'vakwu jimxu bl-istess veloċità f'kull priżma istess wavelength jista 'jiġi allokat. Dan, naturalment, analoġija żbaljata, peress dawl abjad jinkludi wavelengths kollha, iżda l-eżempju juri kif tinħoloq qasam rappreżentati Higgs massa simetrija permezz ta 'vjolazzjoni. Priżma pawżi s-simetrija tal-veloċità ta 'wavelengths differenti ta' dawl, tisseparahom, u l-qasam Higgs huwa maħsub li jiksru l-simetrija tal-massa xi partiċelli li altrimenti simetrikament massless.

Kif tispjega fil-lingwa sempliċi l-boson Higgs? Biss reċentement, fiżiċi induna li jekk il-qasam Higgs ma jeżistu, se jkun jeħtieġ trasportatur xieraq bi proprjetajiet li jistgħu jiġu osservati. Kien jassumi li dan partiċelli hi trattata biex bosons. Higgs sempliċi lingwa - il-qawwa hekk imsejħa tat-trasportatur hija l-istess bħal photons, li huma t-trasportaturi tal-kamp elettromanjetiku tal-univers. Photons f'sens, huma excitations lokali tagħha bħall Higgs huwa eċċitazzjoni lokali ta 'qasam tagħha. Il-prova ta 'eżistenza ta' Fiżiċi partiċelli bi proprjetajiet mistennija kienu virtwalment ekwivalenti għal prova diretta tal-eżistenza ta 'qasam.

esperiment

Bosta snin ta 'ppjanar ippermetta lill-Collider Hadron Kbir (LHC) biex issir l-esperjenza, potenzjal suffiċjenti sabiex jikkontestaw it-teorija ta' l-boson Higgs. 27 km ċirku electromagnet heavy duty tista 'taċċellera partiċelli ċċarġjati għal frazzjoni sinifikanti ta' l-veloċità tad-dawl, li jikkawżaw ħabta tal-forza suffiċjenti li titqassam fil-komponenti, u wkoll biex jitgħawweġ l-ispazju madwar il-punt ta 'impatt. Huwa stmat li meta l-enerġija ħabta livell għoli biżżejjed tista 'tiġi ddebitata boson hekk li se break u se jkun viżibbli. Din l-enerġija kien tant kbir li xi wħud anke panicked u t-tmiem tad-dinja mbassra, u oħrajn mibjugħa l-fantasija sabiex il-iskoperta tal-boson Higgs ġie deskritt bħala idea fis dimensjoni alternattiv.

konferma finali

Osservazzjonijiet preliminari, kien jidher, fil-fatt sfidat tbassir, u ebda sinjali ma kienx possibbli li wieħed jintebaħ partiċelli. Xi riċerkaturi li pparteċipaw fil-kampanja għall-infiq ta 'biljuni ta' dollari, anke deher fuq it-televiżjoni u meekly ddikjara fatt li l-iskartar ta 'teorija xjentifika huwa importanti daqs kkonfermati. Wara filwaqt li, madankollu, bdiet tieħu forma fil-kejl tal-istampa ġenerali, u 14 Mar 2013 CERN imħabbra uffiċjalment il-konferma tal-eżistenza tal-partiċelli. Hemm raġuni biex wieħed jassumi l-eżistenza ta 'bosons multipli, imma l-idea jeħtieġ aktar studju.

Sentejn wara, wara l-CERN ħabbret l-iskoperta tal-partiċelli, il-xjenzjati jaħdmu fuq il-Collider Hadron Kbir, kien kapaċi jikkonferma dan. Min-naħa waħda, kien rebħa enormi għax-xjenza, min-naħa l-oħra ħafna xjentisti kienu ddiżappuntati. Jekk xi ħadd kien jittama li l-boson Higgs tkun partiċelli li se jwassal għal żoni stramba u sorprendenti lil hinn mill-Mudell Standard - supersymmetry, affarijiet dlam, l-enerġija skura - li, sfortunatament, ma kienx hekk.

L-istudju, ppubblikat fil-Natura Fiżika, ikkonfermat tħassir fis fermions. -Mudell standard tbassar li, f'termini sempliċi, il boson Higgs huwa l-partiċelli li tagħti massa li fermions lilhom. CMS detector Collider finalment ikkonfermaw tħassir tagħhom fis fermions - Quarks qiegħ u leptons tau.

HIGGS f'termini sempliċi: x'inhu?

Dan l-istudju ppruvat b'mod konklużiv li huwa l-Higgs boson previst mill-Mudell Standard tal-fiżika tal-partiċelli elementari. Hija tinsab fil-qasam tal-massa ta 'enerġija ta' 125 GeV, m'għandha l-ebda spin, u jistgħu tmermir fi pluralità ta 'elementi tad-dawl - .. Tal pari ta' photons, fermions, eċċ Minħabba dan nistgħu b'fiduċja ngħid li l-boson Higgs, ta 'taħdit lingwa sempliċi, huwa partiċelli tagħti ħafna ta 'kollox.

Diżappuntat mill-imġiba normali ta 'element għadhom kif ġew żvelati. Jekk tiegħu kollass ftit daqsxejn differenti, kien ikun assoċjat ma 'fermions mod ieħor, u li twassal għal ġdida oqsma ta' riċerka. Min-naħa l-oħra, dan ifisser li aħna ma jista avvanzati pass lil hinn mill-mudell standard, li ma jqisx gravità, l-enerġija skura, materja skur u fenomeni stramba oħra ta 'realtà.

Nistgħu biss jispekula dwar dak li huma msejħa. L-Susy teorija aktar popolari, li jgħid li kull partiċella tal-Mudell Standard għandha superpartner tqil ħafna (b'hekk jagħmlu 23% tal-univers - kwistjoni dlam). Aġġornament Collider b'irduppjar tar enerġija kolliżjoni tiegħu tat-13 TEV, probabbilment, se tippermetti li jiskopru dawn superparticle. Inkella supersymmetry jkollhom għalfejn jistennew l-kostruzzjoni ta 'suċċessur LHC aktar qawwija.

prospetti futuri

Allura dak li se jkun il-fiżika wara Higgs boson? LHC reċentement reġgħet fetħet ma 'titjib sinifikanti u huwa kapaċi li tara kollox - mill antimatter għall-enerġija skura. Huwa maħsub li kwistjoni dlam jinteraġixxi ma normali biss bil-gravità u permezz tal-ħolqien tal-mases, u l-valur tal-boson Higgs huwa essenzjali biex aħna nifhmuhom kif taħdem din. L-iżvantaġġ prinċipali tal-Mudell Standard huwa li ma jistax kont għall-effett ta 'gravità - tali mudell jista' jissejjaħ l-teorija unifikata Gran - u xi wħud jemmnu li l-partiċelli u l-qasam Higgs jista 'jkun il-pont li l-fiżika hekk iddisprat jippruvaw isibu.

L-eżistenza tal-boson Higgs huwa kkonfermat, iżda qabel fehim sħiħ tagħha għadu 'l bogħod ħafna. Miċħudha jekk esperimenti futuri supersymmetry u l-idea ta 'espansjoni tagħha għall-kwistjoni skur ħafna? Jew se tikkonferma kollox l-iżgħar dettal, il-previżjonijiet tal-mudell standard tal-proprjetajiet tal-boson Higgs ma 'dan il-qasam tar-riċerka se jsir bogħod ma dejjem?