Enkelt sagt: Higgs boson - hva er det?

Enkelt sagt, Higgs boson - partikkelen er den dyreste gjennom tidene. Hvis oppdagelsen av elektronet, for eksempel, var nok vakuumrør og et par smarte hjerner, jakten på Higgs boson krevde etablering av et pilot energi som er sjelden å se i verden. The Large Hadron Collider trenger ingen introduksjon som en av de mest kjente og vellykkede vitenskapelige eksperimenter, men profilen partikkel, som før, er innhyllet i mystikk for flertallet av befolkningen. Hun ble kalt Guds partikkel, men takket være innsatsen til tusenvis av forskere, bør vi ikke lenger ta sin eksistens for gitt.

Siste ukjent

Hva er Higgs-bosonet , og hva er betydningen av sin oppdagelse? Hvorfor han ble gjenstand for så mye hype og feilinformasjon finansiering? For to grunner. For det første, det var den siste uoppdaget partikkel nødvendig for bekreftelse av Standardmodellen for fysikk. Hennes funn førte til at en hel generasjon av vitenskapelige publikasjoner ikke har vært forgjeves. Dernest gir boson andre partikler deres masse, noe som gir den en spesiell betydning og en "magisk". Vi har en tendens til å tenke på masse som de innenlandske egenskapene til ting, men fysikere tro noe annet. Enkelt sagt, Higgs-bosonet - en partikkel, uten noe som massene i utgangspunktet ikke eksisterer.

Et annet felt

Årsaken ligger i den såkalte Higgs-feltet. Det har blitt beskrevet før for Higgs boson, fysikere fordi den var beregnet for behovene til sine egne teorier og observasjoner, noe som krever tilstedeværelse av et nytt felt, hvis virkning vil bli utvidet til hele universet. Forsterkninger hypoteser ved oppfinnelsen av nye komponenter i universet er farlig. I det siste, for eksempel, har dette ført til dannelsen av teorien av eter. Men de mer matematiske beregninger utført, jo mer fysikk for å forstå at Higgs-feltet, må finnes i virkeligheten. Det eneste problemet var mangel på praktiske muligheter for å observere det.

I standardmodellen fysikken elementærpartikler oppnådd massen gjennom en mekanisme basert på eksistensen av Higgs feltsyrer alt rom. Det skaper en Higgs boson, som en stor mengde energi er nødvendig, og dette er den viktigste grunnen til at forskerne trenger moderne partikkelakseleratorer for høyenergi eksperimenter.

Hvor kommer i vekt?

Styrken av den svake atom interaksjon med økende avstand avtar raskt. Ifølge kvantefeltteori, betyr dette at partiklene, som er involvert i etableringen - den W- og Z-bosoner - må ha masse, i motsetning til fotoner og gluons, som ikke har noen masse.

Problemet er at gaugeteorier operere kun masseløse elementer. Hvis den tilmålte bosonene ha masse, for en hypotese kan ikke med rimelighet kan bestemmes. Higgs mekanisme unngår dette problemet ved å introdusere et nytt felt, kalt Higgs felt. Ved høye energier, gjør massen av gauge bosoner ikke har, og hypotesen fungerer som forventet. Ved lave energier feltet forstyrrer symmetrien som tillater elementene har en vekt.

Hva er Higgs boson?

Higgs felt genererer partikler som kalles Higgs bosoner. Theory of vekt er ikke spesifisert, men resultatet av forsøket ble det fastslått at det er lik 125 GeV. Enkelt sagt, eksistensen av Higgs Boson sin endelig bekreftet Standardmodellen.

Mekanismen feltet og boson er oppkalt etter skotsk forsker Peter Higgs. Selv om han ikke var den første til å foreslå begrepet, og som ofte skjer i fysikk, bare viste seg å være, etter som de ble kalt.

symmetri breaking

Det ble antatt at Higgs er ansvarlig for at partiklene som har en masse ikke skal være besatt av det. Det er den universelle medium, endowing partikler uten masse av forskjellige masser. En slik symmetri rev tilskrevet ved analogi med det lys - alle bølgelengder i vakuum beveger seg med samme hastighet i hvert prisme samme bølgelengde kan allokeres. Dette er selvfølgelig uriktig analogi, ettersom hvitt lys innbefatter alle bølgelengder, men eksempelet viser hvordan man skal danne et felt representert masse Higgs symmetri gjennom bruddet. Prisme bryter symmetrien av hastigheten på forskjellige bølgelengder av lys, som skiller dem, og Higgs felt er antatt å bryte symmetrien av massen enkelte partikler som ellers symmetrisk masseløse.

Hvordan forklare i et enkelt språk Higgs boson? Bare nylig, fysikere innså at hvis Higgs-feltet eksisterer, vil det kreve en passende bærer med egenskaper som kan observeres. Det ble antatt at denne partikkelen er behandlet for å bosoner. Higgs et enkelt språk - den såkalte styrken av bæreren er den samme som fotoner, som er bærere av det elektromagnetiske feltet i universet. Fotoner i en forstand, er dens lokale excitations som Higgs er lokal eksitasjon av feltet. Beviset for eksistensen av en partikkel fysikere med forventede egenskaper var praktisk talt ekvivalent med et direkte bevis på eksistensen av et felt.

eksperiment

Mange år med planlegging lov Large Hadron Collider (LHC) til å bli en opplevelse, en potensiell tilstrekkelig til å motbevise teorien om Higgs boson. 27 km ring kraftig elektromagnet kan akselerere partikler ladet til en betydelig del av lysets hastighet, forårsaker en kollisjon med tilstrekkelig kraft for å dele dem i komponenter, og også for å deformere den plass omkring treffpunktet. Det er anslått at når kollisjonsenergien tilstrekkelig høyt nivå kan lades boson slik at den vil bryte, og det vil være synlig. Denne energien var så stor at noen til og med panikk og spådde slutten på verden, og andre solgte fantasi slik at oppdagelsen av Higgs boson ble beskrevet som et glimt inn i en alternativ dimensjon.

endelige bekreftelsen

Innledende observasjoner, det virket, faktisk trosset prognose, og ingen tegn var det ikke mulig å påvise partikler. Noen forskere som deltok i kampanjen for utgifter til milliarder av dollar, selv dukket opp på TV og ydmykt uttalt at tilbakevisning av en vitenskapelig teori er like viktig som det bekreftet. Etter en stund, men begynte å ta form i målingen av helheten, og 14 mars 2013 CERN offisielt annonsert bekreftelse på eksistensen av partikkelen. Det er grunn til å anta at det finnes flere bosoner, men ideen trenger videre studier.

To år senere, etter at CERN annonserte oppdagelsen av partikkelen, forskerne arbeider på Large Hadron Collider, var i stand til å bekrefte dette. På den ene siden, det var en stor seier for vitenskap, derimot mange forskere har blitt skuffet. Hvis noen hadde håpet at Higgs-bosonet ville være en partikkel som vil føre til merkelige og overraskende områder utover Standardmodellen - supersymmetri, mørk materie, mørk energi - som dessverre var det ikke så.

Studien, publisert i Nature Physics, bekreftet forfallet i fermioner. Standardmodellen predikerer det på en enkel måte, er det Higgs boson partikkelen som gir massen til Fermionene dem. CMS detektor møllen endelig bekreftet deres forråtnelse inn i fermioner - bunnkvark og tau leptoner.

Higgs Enkelt sagt: hva er det?

Denne studien endelig bevist at det er Higgs boson spådd av Standardmodellen for elementærpartikkelfysikk. Det ligger i området av den masse-energi på 125 GeV, har ingen spinn, og kan råtne i et flertall av lette elementer - .. av par av fotoner, fermioner, etc. På grunn av dette kan trygt si at Higgs boson, en enkel språk tale, er en partikkel gi mye av alt.

Skuffet over standarden oppførselen til en nylig oppdaget element. Hvis dens kollaps litt annerledes, ville han ha vært forbundet med fermioner ellers, og å stige til nye forskningsområder. På den annen side betyr dette at vi ikke kan ha avansert et skritt lenger enn standardmodellen, som ikke står for tyngdekraften, mørk energi, mørk materie og andre bisarre fenomener i virkeligheten.

Vi kan bare spekulere om hva de heter. Den mest populære teorien SUSY, som sier at hver partikkel av Standardmodellen har en meget tung superpartner (og dermed gjør 23% av universet - mørk skyld). Oppdater Collider med en dobling av kollisjonsenergi på 13 TeV, sannsynligvis, vil tillate å oppdage disse superparticle. Ellers supersymmetri må vente for bygging av en kraftigere LHC etterfølger.

fremtidsutsikter

Så hva vil være fysikken etter Higgs boson? LHC nylig gjenåpnet med betydelige forbedringer og er i stand til å se alt - fra antimaterie til mørk energi. Det antas at mørk materie samhandler med normal bare av tyngdekraften og gjennom etableringen av massene, og verdien av Higgs-bosonet er en nøkkel til å forstå hvordan dette fungerer. Den største ulempen med Standardmodellen er at den ikke kan gjøre rede for effekten av tyngdekraften - slik modell kan kalles den store enhetlig teori - og noen mener at partikkel og Higgs-feltet kan være broen som fysikk så desperat prøver å finne.

Eksistensen av Higgs boson er bekreftet, men før full forståelse er fortsatt veldig langt unna. Motbeviste om fremtidige eksperimenter supersymmetri og ideen om sin ekspansjon til veldig mørk materie? Eller de vil bekrefte alt til minste detalj, vil spådommer om standardmodellen av egenskapene til Higgs boson med dette forskningsområdet gjøres unna med for alltid?