KAJ JE HIGGS BOSON?

Send

Kaj je tisto, za kar še vedno slišimo - Higgs Boson, in zakaj je to pomembno?

Rečeno je, da je najboljši način za učenje poučevanje. In če to storim pravilno, morda, le morda, bom do konca epizode to malo bolje razumel.

Želim biti jasen, da je ta videoposnetek namenjen osebi, katere oči zasijejo vsakič, ko slišite izraz Higgsov bozon. Veste, da gre za neke vrste delce, Nobelovo nagrado, maso, bla bla. Toda v resnici ne razumete, kaj je to in zakaj je pomembno.

Najprej začnimo s standardnim modelom. To so v bistvu zakoni fizike delcev, ko jih znanstveniki razumejo. Pojasnjujejo vso zadevo in sile, ki jih vidimo okoli nas. Večina zadeve je nekaj velikih skrivnosti, o katerih bomo razpravljali, ko se poglobimo v to.

Pomembno pa je razumeti, da obstajata dve glavni kategoriji: fermioni in bozoni.

Fermioni so materija. Obstajajo protoni in nevtroni, ki jih sestavljajo kvarki, in obstajajo leptoni, ki so nedeljivi, kot elektroni in nevtrini. Z mano do zdaj? Vse, česar se lahko dotaknete, so ti fermioni.

Bozoni so delci, ki sporočajo sile Vesolja. Verjetno ste seznanjeni s fotonom, ki sporoča elektromagnetno silo. Potem je tu gluon, ki sporoča močno jedrsko silo in W in Z bozone, ki sporočajo šibko jedrsko silo.

Skrivnost številka 1, gravitacija. Čeprav je ena temeljnih sil vesolja, nihče ni odkril delca bozona, ki bi sporočil to silo. Če iščete Nobelovo nagrado, poiščite gravitacijski bozon in on je vaš. Dokažite, da gravitacija nima bozona in lahko dobite tudi Nobelovo nagrado. Kakor koli, za vas je Nobelova nagrada.

Spet je to standardni model in natančno opisuje zakone narave, kot jih vidimo okoli nas.

Ena največjih nerazrešenih skrivnosti v fiziki je bil koncept mase. Zakaj ima sploh kaj mase ali inercije? Zakaj količina fizičnih stvari v predmetu določa, kako enostavno se je premikati ali kako težko se je ustaviti?

V šestdesetih letih prejšnjega stoletja je fizik Peter Higgs napovedal, da mora obstajati nekakšno polje, ki prežema ves prostor in se prepleta z materijo, podobno kot riba, ki plava skozi vodo. Večjo maso predmeta ima bolj interakcija s tem Higgsovim poljem.

Tako kot druge temeljne sile v vesolju bi moralo tudi Higgsovo polje imeti ustrezen bozon za sporočanje sile - to je Higgsov bozon.

Polje samo po sebi ni mogoče zaznati, a če bi lahko nekako zaznali ustrezne Higgsove delce, bi lahko domnevali obstoj polja.

In tu prihaja Veliki hadronski trkalnik. Naloga pospeševalca delcev je pretvorba energije v materijo s formulo e = mc2. S pospeševanjem delcev - kot protoni - do ogromnih hitrosti, jim daje ogromno količino kinetične energije. Dejansko v svoji trenutni konfiguraciji LHC premakne protone na 0,999999991c, kar je približno 10 km / h počasneje od svetlobne hitrosti.

Ko se žarki delcev, ki se gibljejo v nasprotnih smereh, združijo, koncentrira ogromno energije v majhen prostor. Ta energija mora nekam iti, tako da zamrzne kot materija (hvala Einsteinu). Več energije lahko trčite, bolj masivne delce lahko ustvarite.

In tako je leta 2013 LHC fizikom omogočil, da končno lahko potrdijo prisotnost Higgsovega Bosona tako, da energijo trkov prilagodijo točno pravi ravni in nato odkrijejo kaskado delcev, ki nastanejo ob razpadu Higgsovih bozonov.

Ker so zaznani pravi delci, lahko domnevate prisotnost Higgsovega bozona in zaradi tega lahko domnevate prisotnost Higgsovega polja. Nobelove nagrade za vse.

Rekel sem, da je ostalo nekaj skrivnosti; gravitacija je bila seveda ena, vendar jih je še nekaj. Resničnost je, da fiziki zdaj vedo, da je zadeva, ki sem jo opisal, v resnici le del celotnega Vesolja. Kozmologi ocenjujejo, da je le 4% vesolja normalna barionska snov, ki jo poznamo.

Še 23% je temna snov, nadaljnjih 73% pa temna energija. Tako je še vedno veliko skrivnosti, s katerimi bodo fiziki dolga leta zaposleni.

In tako je leta 2013 Veliki hadronski trkalnik končno pokazal delce, ki so jih fiziki predvidevali 50 let. Zadnji del standardnega modela je bil končno dokazan, in bližje smo razumevanju 4% vesolja. Ostalih 96% (oh in gravitacija) je še vedno popolna skrivnost.

Fiziki lovijo LHC na višje in višje ravni energije, iščejo druge delce, razumejo temno snov in vidijo, ali lahko ustvarijo mikroskopske črne luknje. Ta mogočen instrument ima še veliko znanosti za razkriti, zato bodite pozorni.

To je Higgs Boson na kratko. Sporočite mi, če obstajajo drugi pojmi v fiziki delcev, o katerih bi radi govorili. Svoje ideje dajte v spodnje komentarje.