En palabras simples: o bosón de Higgs - o que é?

En palabras simples, o bosón de Higgs - a partícula é o máis caro de todos os tempos. A descuberta do electrón, por exemplo, foi o suficiente tubo de baleiro e un par de mentes brillantes, a procura do bosón de Higgs esixiu o establecemento dunha enerxía piloto que raramente é visto no mundo. O Large Hadron Collider non precisa de introdución como unha das máis famosas e exitosas experiencias científicas, pero a súa partícula perfil, como antes, está envolta en misterio para a maioría da poboación. Foi nomeada unha parte de Deus, con todo, grazas aos esforzos de literalmente miles de científicos, non debemos tomar a súa existencia para concedida.

última descoñecido

Cal é o bosón de Higgs e cal é a importancia do seu descubrimento? Por que se fixo o tema de tanto hype e desinformación financiamento? Por dúas razóns. En primeiro lugar, foi a última partícula descoñecida necesaria para a confirmación do Modelo Estándar da física. O seu descubrimento significa que toda unha xeración de publicacións científicas non foron en balde. En segundo lugar, o Higgs dá outras partículas súa masa, o que lle confire un significado especial e unha "máxica". Nós tendemos a pensar de masa como as propiedades internas de cousas, pero os físicos cren o contrario. En palabras simples, o bosón de Higgs - unha partícula, sen a cal as masas basicamente non existe.

outro campo

A razón reside no así chamado campo de Higgs. Foi descrito antes ao bosón de Higgs, os físicos porque foi calculado para as necesidades das súas propias teorías e observacións, esixindo a presenza dun novo campo, cuxo efecto sería estendido a todo o universo. Reforzos casos pola invención de novos compoñentes do universo é perigoso. No pasado, por exemplo, isto levou á creación da teoría de éter. Pero os cálculos máis matemáticos realizados, máis física para comprender que o campo de Higgs, debe existir na realidade. O único problema foi a falta de oportunidades prácticas de observalo.

No modelo estándar da física de partículas elementais de masa obtido por medio dun mecanismo baseado na existencia de campo de Higgs permeia todo o espazo. El crea un bosón de Higgs, para o cal é necesaria unha gran cantidade de enerxía, e esta é a principal razón pola que os científicos necesitan aceleradores de partículas modernas para experimentos de alta enerxía.

Onde é que o peso?

A forza da interacción nuclear débil co aumento da distancia diminúe rapidamente. Segundo a teoría cuántica de campos, isto significa que as partículas que están implicados na súa creación - o W- e Z bósons - debe ter masa, ao contrario dos glúons e fotóns que non teñen masa.

O problema é que teorías de calibre operar só elementos sen masa. Se o contador de bósons teñen masa, esta hipótese non pode ser razoablemente determinada. Higgs mecanismo evita este problema a través da introdución dun novo campo, chamado de Higgs campo. En altas enerxías, a masa de bósons de calibre non ten, ea hipótese funciona como espera. A baixas enerxías campo perturba a simetría que permite que os elementos teñen un peso.

Cal é o bosón de Higgs?

campo de Higgs xera partículas chamadas bosóns Higgs. Teoría de peso non é especificado, pero o resultado da experiencia foi determinado que é igual a 125 GeV. En palabras simples, a existencia do bosón de Higgs súa fin confirmou o Modelo Estándar.

O mecanismo de Higgs campo e son nomeados despois Scottish científico Peter Higgs. Aínda que non foi o primeiro en propoñer o concepto, e, como moitas veces ocorre en física, simplemente resultou ser, tras os cales foron nomeados.

quebra de simetría

Críase que o Higgs é responsable do feito de que as partículas que teñen unha masa non debe ser posuído por el. É a forma universal, dotando partículas sen masa de diferentes masas. Esa quebra de simetría atribuído por analoxía coa luz - todas as lonxitudes de onda no baleiro movemento na mesma velocidade en cada prisma mesma lonxitude de onda pode ser asignado. Isto, naturalmente, a analoxía incorrecta, xa que a luz branca inclúe todas as lonxitudes de onda, pero o exemplo mostra como crear un campo representado Higgs masiva simetría través violación. Prisma rompe a simetría de velocidade de diferentes lonxitudes de onda de luz, separándose os, e campo de Higgs é acreditado para romper a simetría da masa unhas partículas que, doutro simetricamente sen masa.

Como explicar en linguaxe simple o bosón de Higgs? Só recentemente, os físicos viron que, se o campo de Higgs existir, que vai esixir un transportista axeitado con propiedades que poden ser observados. Suponse que esta partícula é tratado para bosóns. Higgs linguaxe simple - a chamada forza de transporte é o mesmo que fotóns, que son os portadores do campo electromagnético do universo. Fotóns en certo sentido, son as súas excitacións locais como Higgs é a excitación lugar do seu campo. A proba da existencia dunha físicos de partículas con propiedades esperadas eran practicamente equivalente a unha proba directa da existencia dun campo.

experiencia

Moitos anos de planificación permitiu que o Large Hadron Collider (LHC) para facer unha experiencia, un potencial suficiente para refutar a teoría do bosón de Higgs. 27 km anel pesados electromagneto pode acelerar as partículas cargadas a unha fracción significativa da velocidade da luz, causando unha colisión dunha forza suficiente para división las en compoñentes, e tamén a deformar-se o espazo en torno ao punto de impacto. Estímase que cando a enerxía de colisión nivel suficientemente elevado pode cargarse de Higgs de xeito que vai romper e será visible. Esta enerxía foi tan grande que algúns incluso en pánico e previu fin do mundo, e outros vendidos a fantasía de xeito que o descubrimento do bosón de Higgs foi descrito como un reflexo dun suplente dimensión.

confirmación definitiva

As observacións iniciais, ao parecer, de feito desafiou predición, e non hai sinais, non se pode detectar partículas. Algúns investigadores que participaron na campaña para os gastos de millóns de dólares, ata apareceu na televisión e humildemente afirmou feito de que a refutação dunha teoría científica é tan importante como a confirmación. Despois dun tempo, con todo, comezou a tomar forma na medida do cadro xeral, e 14 de marzo de 2013 CERN anunciou oficialmente a confirmación da existencia da partícula. Non hai razón para supoñer a existencia de varios bósons, pero a idea precisa dun estudo máis profundo.

Dous anos máis tarde, despois de que o CERN anunciaron o descubrimento da partícula, os científicos que traballan no Gran Colisionador de Hadrones, puideron confirmar iso. Por unha banda, foi unha gran vitoria para a ciencia, por outra banda, foron decepcionado moitos científicos. Se alguén estaba esperando que o bosón de Higgs sería unha partícula que vai levar a estraña e sorprendente áreas ademais do Modelo Estándar - supersimetría, a materia escura, enerxía escura - que, por desgraza, non foi así.

O estudo, publicado na revista Nature Physics, confirmou decadencia en férmions. O modelo estándar prevé que, en simple termos, o bosón de Higgs é a partícula que dá masa á férmions eles. CMS detector Colisionador finalmente confirmou a súa decadencia en férmions - quark bottom e léptons tau.

Higgs palabras simples: o que é?

Este estudo demostrou finalmente que é o bosón de Higgs previsto polo Modelo Estándar da física de partículas elementais. Está situado na zona da masa-enerxía de 125 GeV, non virar, e pode decair nunha pluralidade de elementos lixeiros -. Pares de fotóns, férmions, etc. D. Debido a iso, podemos dicir con certeza que o bosón de Higgs, falando nunha linguaxe sinxela, é unha partícula dando unha morea de todo.

Decepcionado co comportamento estándar dun elemento recentemente descuberto. Se o colapso un pouco diferente, el sería asociados férmions doutro xeito, e subir a novas áreas de investigación. Por outra banda, isto significa que non podemos avanzar un paso máis aló do modelo estándar, que non ten en conta a gravidade, enerxía escura, materia escura e outra bizarra fenómenos da realidade.

Podemos só especular sobre o que son chamados. A Susy teoría máis popular, que afirma que cada partícula do modelo estándar ten un superparceiras moi pesado (tornando así o 23% do universo - a materia escura). Actualización Colisionador cunha duplicación da súa enerxía de colisión de 13 TeV, probablemente, vai permitir descubrir esas superparticle. Se non supersimetría ter que esperar para a construción dun máis poderoso sucesor LHC.

perspectivas futuras

Entón, o que será a física tras bosón de Higgs? LHC recentemente reaberto con melloras significativas e é capaz de ver todo - de antimateria a enerxía escura. Crese que a materia escura interactúa con normal só por gravidade ea través da creación das masas, eo valor do bosón de Higgs é unha chave para entender como funciona. A principal desvantaxe do Modelo Estándar é que non pode explicar o efecto da gravidade - tal modelo podería ser chamado de gran teoría unificada - e algúns cren que a partícula eo campo de Higgs pode ser a ponte que a física tentando tan desesperadamente atopar.

A existencia do bosón de Higgs o confirmou, pero antes da súa plena comprensión é aínda moi lonxe. Refutada se futuros experimentos supersimetría ea idea da súa expansión cara ao asunto moi escuro? Ou van confirmar todo ao máis ínfimo detalle, as previsións do modelo estándar das propiedades do bosón de Higgs con esta área de investigación realizarase coa distancia para sempre?