Enkelt uttryckt: Higgsbosonen - vad är det?

Enkelt uttryckt, Higgsbosonen - partikeln är den dyraste genom tiderna. Om upptäckten av elektronen, till exempel, var tillräckligt vakuumrör och ett par lysande sinnen, sökandet efter Higgsbosonen krävde inrättandet av ett pilotenergi som sällan ses i världen. Large Hadron Collider behöver ingen närmare presentation som en av de mest kända och framgångsrika vetenskapliga experiment, men hans profil partikel, som tidigare, är höljt i dunkel för majoriteten av befolkningen. Hon kallades Gud partikel, men tack vare de ansträngningar som bokstavligen tusentals forskare, bör vi inte längre ta sin existens för given.

senast okänd

Vad är Higgsbosonen och vad är betydelsen av sin upptäckt? Varför han blev föremål för så mycket hype och desinformation finansiering? Av två skäl. För det första var det sista oupptäckta partikeln som är nödvändig för bekräftelse av standardmodell i fysik. Hennes upptäckt innebar att en hel generation av vetenskapliga publikationer inte har varit förgäves. För det andra ger boson andra partiklar deras massa, vilket ger det en speciell betydelse och ett "magiskt". Vi tenderar att tänka på massa som de inhemska egenskaper saker, men fysiker tro något annat. Enkelt uttryckt, Higgsbosonen - en partikel, utan vilken massorna i princip inte existerar.

ett annat område

Orsaken ligger i den så kallade Higgsfältet. Det har beskrivits tidigare för Higgs boson, fysiker eftersom det beräknades för de behov som deras egna teorier och observationer, som kräver närvaron av ett nytt fält, vars effekt skulle utvidgas till hela universum. Förstärkningar hypoteser av uppfinningen av nya komponenter i universum är farligt. Förr i tiden, till exempel, har detta lett till skapandet av teorin om eter. Men ju mer matematiska beräkningar utförs, desto mer fysik för att förstå att Higgs fältet måste existera i verkligheten. Det enda problemet var bristen på praktiska möjligheter att observera det.

I standardmodellen för fysik elementarpartiklar erhållna massan genom en mekanism baserad på förekomsten av Higgs fältet tränger allt utrymme. Det skapar en Higgs boson, där det krävs en stor mängd energi, och detta är den främsta anledningen till forskare behöver moderna partikelacceleratorer för hög energi experiment.

Varifrån vikt?

Styrkan hos den svaga kärn interaktion med ökande avstånd minskar snabbt. Enligt kvantfältteori, innebär detta att de partiklar, som är involverade i dess skapelse - den V- och Z-bosoner - måste ha massa, till skillnad från fotoner och gluoner, som inte har någon massa.

Problemet är att gaugeteorier fungerar bara masslösa element. Om gaugeboson har massa, en sådan hypotes kan inte rimligen fastställas. Higgs mekanism undviker detta problem genom att införa ett nytt fält som kallas Higgsfältet. Vid höga energier, gör massa gaugeboson inte har, och hypotesen fungerar som förväntat. Vid låga energier fältet stör symmetri som tillåter elementen har en vikt.

Vad är Higgsbosonen?

Higgs fältet genererar partiklar som kallas Higgsbosoner. Teori om vikt är inte specificerad, men resultatet av experimentet bestämdes det att den är lika med 125 GeV. Enkelt uttryckt, förekomsten av Higgs boson dess slutligen bekräftat Standardmodellen.

Mekanismen fält och boson är uppkallade efter skotska forskare Peter Higgs. Även om han inte var den första att föreslå begreppet, och som ofta sker i fysik, visade helt enkelt att vara, efter som de namngavs.

symmetri brytning

Man trodde att Higgs är ansvarig för det faktum att de partiklar som har en massa som inte bör vara besatt av det. Det är den universella medium förse partiklar utan massa olika massor. Sådan symmetribrott skrivas i analogi med ljuset - alla våglängder i vakuum rör sig med samma hastighet i varje prisma samma våglängd kan fördelas. Detta är naturligtvis felaktig analogi, eftersom vitt ljus innehåller alla våglängder, men exemplet visar hur man skapar ett fält representerade mass Higgs symmetri genom brott. Prisma bryter symmetrin hos hastigheten för olika våglängder av ljus, separera dem och Higgs fältet tros bryta symmetrin av massan vissa partiklar som på annat sätt symmetriskt masslös.

Hur förklara på ett enkelt språk Higgsbosonen? Först nyligen insåg fysiker att om existerar Higgsfältet, kommer det att krävas en lämplig bärare med egenskaper som kan observeras. Det antogs att denna partikel behandlas för bosoner. Higgs enkelt språk - den så kallade styrka av bäraren är samma som fotoner, som är bärare av det elektromagnetiska fältet av universum. Fotoner i en mening, är dess lokala excitationer som Higgs är lokal excitation av sitt område. Beviset på förekomsten av en partikel fysiker med förväntade egenskaper var praktiskt taget ekvivalent med en direkt bevis för förekomsten av ett fält.

experiment

Många år av planering tillät Large Hadron Collider (LHC) för att bli en upplevelse, en potential som är tillräcklig för att motbevisa teorin om Higgsbosonen. 27 km ring tunga elektromagnet kan accelerera laddade partiklar till en betydande fraktion av ljusets hastighet, vilket orsakar en kollision av tillräcklig kraft för att dela in dem i komponenter, och även för att deformera utrymmet runt anslagspunkten. Det uppskattas att när kollisionsenergin tillräckligt hög nivå kan laddas boson, så att det kommer att bryta och det kommer att vara synlig. Denna energi var så stor att vissa till och med panik och förutspådde världens ände, och andra sålde fantasin så att upptäckten av Higgs boson beskrevs som en inblick i en alternativ dimension.

slutlig bekräftelse

Inledande observationer verkade det i själva verket trotsade förutsägelse, och inga tecken var det inte möjligt att upptäcka partiklar. Vissa forskare som deltog i kampanjen för utgifter miljarder dollar, dök upp även på tv och ödmjukt uppgav att vederläggning av en vetenskaplig teori är lika viktigt som det bekräftat. Efter ett tag, men började ta form i mätningen av helheten, och 14 mars, 2013 CERN meddelade officiellt bekräfta förekomsten av partikeln. Det finns anledning att anta att det finns flera bosoner, men idén behöver ytterligare studier.

Två år senare, efter CERN meddelade upptäckten av partikeln, de forskare som arbetar på Large Hadron Collider, kunde bekräfta detta. Å ena sidan var det en stor seger för vetenskapen, å andra sidan många forskare har blivit besviken. Om någon hoppades att Higgsbosonen skulle vara en partikel som kommer att leda till märkliga och överraskande områden bortom Standardmodellen - supersymmetri, mörk materia, mörk energi - som tyvärr var det inte så.

Studien, som publiceras i Nature Physics, bekräftade förfall i fermioner. Standardmodellen förutspår att, enkelt uttryckt, är Higgsbosonen partikel som ger massa fermioner dem. CMS-detektor collider slutligen bekräftat sitt förfall i fermioner - bottom kvarkar och leptoner tau.

Higgs Enkelt uttryckt: vad är det?

Denna studie slutgiltigt bevisat att det är Higgsbosonen förutsägs av standardmodellen för elementarpartikelfysik. Det är beläget i det område av massenergi av 125 GeV, har ingen snurrande, och kan sönderfalla i ett flertal ljuselement - .. Av par av fotoner, fermioner, etc. På grund av detta kan vi tryggt säga att Higgsbosonen, en enkelt språk sett är en partikel vilket ger en hel del av allt.

Besviken av standarden beteendet hos en nyupptäckt element. Om dess kollaps lite annorlunda, skulle han har förknippats med fermioner annars och att stiga till nya forskningsområden. Å andra sidan innebär det att vi inte kan ha avancerade ett steg längre än standardmodellen, som inte tar hänsyn till tyngdkraften, mörk energi, mörk materia och andra bisarra fenomen av verkligheten.

Vi kan bara spekulera om vad de kallas. De mest populära teorin SUSY, som säger att varje partikel i standardmodellen har en mycket tung superpartner (vilket gör 23% av universum - mörk materia). Uppdatera kolliderare med en fördubbling av sin kollisionsenergi av 13 TeV, förmodligen gör det möjligt att upptäcka dessa superparticle. Annars supersymmetri måste vänta för att bygga en mer kraftfull LHC efterträdare.

framtidsutsikter

Så vad kommer att vara fysik efter Higgs boson? LHC nyligen igen med betydande förbättringar och kan se allt - från anti till mörk energi. Man tror att mörk materia interagerar med normal endast av tyngdkraften och genom skapandet av massorna, och värdet av Higgsbosonen är en nyckel till att förstå hur detta fungerar. Den största nackdelen med standardmodellen är att den inte kan redogöra för effekten av gravitationen - en sådan modell skulle kunna kallas den stora enhetlig teori - och en del tror att partikeln och Higgsfältet kan vara bron som fysiken så desperat försöker hitta.

Förekomsten av Higgs boson bekräftas, men innan dess full förståelse är fortfarande mycket långt borta. Vederlagts om framtida experiment supersymmetri och tanken på sin expansion till den mycket mörk materia? Eller kommer de att bekräfta allt in i minsta detalj, kommer förutsägelser standardmodellen av egenskaperna hos Higgsbosonen med detta forskningsområde tas bort med för evigt?