Aș dori să întreb despre bosonul Higgs. Există o mulțime de știri, dar încă nu înțeleg - de ce este atât de important? Vorbesc mult despre modelul standard, dar nu explică ce este. (Și vor exista tehnologii noi acum? Și cum au învățat fizicienii că văd bosonul Higgs?
În primul rând, aș vrea să menționez că explicația mea este potrivită pentru cunoașterea subiectului, dar, spre exemplu, nu este de dorit să o folosesc în teză :)
La școală, ni sa spus că lumea este formată din atomi. Atomi - de la protoni, neutroni și electroni. Unii au fost chiar mai norocoși: li sa spus că protonii și neutronii, la rândul lor, constau din particule numite cuarci. La fel ca protonii și neutronii, există doar două tipuri de cuarci, numite u [up] și d [down]
Arata cam asa:
Aceasta se termină, de obicei, cu fizica școlară, dar din moment ce curriculumul școlar a fost revizuit pentru ultima oară, progresele au avansat mult. Sa dovedit că pot exista cât mai multe șase cuarci, dar lumea noastră pământească este limitată la doar două (de ce este așa, până acum nu este clar) - toată materia noastră constă în protoni și neutroni, adică de fapt, din quarks u și d.
Cu toate acestea, am învățat să primim cuarci, care nu sunt vizibili în viața obișnuită. Pentru a face acest lucru, este suficient să dispersăm materia pământească (protoni sau electroni) la viteză mare și să o împingem corect. Deci, se nasc particule noi, iar energia particulelor de coliziune intră în masa lor.
Problema este că cele patru tipuri de cuarci pe care de obicei nu le vedem sunt "mai grele" decât binecunoscutele quark-uri u și d, astfel încât acestea să apară, este necesar să accelerați particulele înainte de coliziune. Pentru a face acest lucru, avem nevoie de acceleratori, cum ar fi LHC, care este Large Hadron Collider.
Hadronii sunt particule care conțin 3 cuarci. De exemplu, protonii și neutronii cunoscuți de noi toți. În LHC, fasciculele de protoni se ciocnesc și așa mai departe. protoni = hadroni, și a primit numele său mândru Hadron.
Quarks au multe în comun cu electronii, deci au fost combinați într-o familie numită fermioane. Fermiunile pot interacționa unele cu altele prin alte particule - purtători de interacțiune. Pentru concizie, toți purtătorii de interacțiune sunt numiți bosoni.
Ideea de aici este destul de simplă: fermionii interacționează și radiază bosonul. Bozonii nu trăiesc mult timp și dau naștere unor alte fermioane. După cum se vede, puteți vedea în figura următoare.
Aici, cuantumul gamma acționează ca un boson, este și un foton. Fermiunile (electron și pozitron) dau mai întâi la lumină acest foton și apoi generează un electron și un pozitron.
Pe scurt, pe lângă bosonul Higgs, care va fi discutat mai jos, există și alte bosoni.
Higgs boson: ce este el și ce este el?
În teoria fermionilor și bosonilor (numit modelul standard) totul a fost bine și confirmat experimental, cu excepția unui moment - particulele din el nu au masă. Dar știm foarte bine că tot ceea ce există în lumea noastră are greutate. Prin urmare, era necesar să se prezinte un mecanism care să explice această masă. Un astfel de mecanism a fost inventat de Peter V. Higgs în anii '60. De fapt, aceasta este o ecuație matematică simplă care arată că dacă adăugați un boson, atunci particulele apar imediat în masă și totul intră în loc. Dacă se dorește, această ecuație poate fi extinsă adăugând nu un boson, ci mai multe, cel puțin cinci.
Pe scurt, mecanismul, deși frumoasă în simplitatea ei matematice, dar de fapt despre bosonul care urmează să fie adăugate, spune aproape nimic, nici cât de mult cântărește sau dacă este unul sau verii nevoie necesare. Acest boson a fost numit bosonul Higgs, iar începând cu anii '80, ei îl căutau cât puteau.
Bozonul Higgs, ca oricare altul, poate să apară la nașterea fermionilor și să se destrame în aceste și / sau alte fermioane. Desigur, dorim o simplitate maximă și în timp ce toată lumea speră că bosonul Higgs este doar unul. În acest caz, teoreticienii au calculat multe diagrame Feynman cu fermioane diferite și acum în experimente caută confirmarea sau respingerea acestor calcule.
Vești proaste: de fapt, această problemă cu multe necunoscute, și chiar și atunci când puteți găsi ceva, veți obține doar o măsurătoare a unuia dintre parametrii necunoscuți.
Vestea bună: bosonul Higgs se poate descompune în orice fermion, puteți măsura separat canalele de decădere și apoi să vedeți cum se potrivesc împreună.
Să presupunem că vă așteptați ca o boson să se descompună în două cuarcuri definite. Aceste cuarci se împrăștie în direcții diferite, lăsând urme în detector. Dar știi că există doar două, deci tot ce ai nevoie - vezi imaginile din detector, în cazul în care urme ale celor două particule pot fi văzute în mod clar și, în cazul în care nu sunt descrise în prăbușirea particulelor cunoscute - asa ca a fost bosonul Higgs!
Problema este că există trei cuarci în proton și atunci când colizați un proton cu un proton, acesta este cel puțin trei interacțiuni simultane cu quark. În plus, energia este foarte mare, iar în aceste condiții pot fi produse mai multe cuarci. Drept urmare, imaginile de la detector arată așa, toate liniile galbene din imagine sunt urme de particule.
După cum știți, pentru a vedea cu ochiul liber, dacă există sau nu un boson Higgs - este complicat. Progresul bun nu se oprește și elimină urmele de particule neinteresante cu ajutorul inteligenței computerizate. Deși durează încă mult timp pentru a dovedi: algoritmii pentru aruncarea corectă a tuturor lucrărilor inutile.
În această zi istorică, grupurile de cercetare ale celor două detectoare care lucrează la LHC, a publicat rezultatele lor, în unele canale de degradare în cazul în care teoreticienii se așteaptă să găsească bosonul Higgs, în primul rând (în cel mai simplu caz, atunci când un astfel de bosonul doar unul). Rezultatele nu sunt încă foarte impresionante: ambele experimente arată că există "ceva". Principala realizare este că detectorii independenți au măsurat masa acestui "ceva" și au coincis cu ei. În plus față de masa în sine, nimic nu a fost măsurat până acum. Este neclar, este singurul boson Higgs? Sau unul din familia Higgs într-un model mai complex? Sau nu este vreun boson Higgs, ci doar o particulă pe care nu am văzut-o niciodată? Răspunsurile la aceste întrebări vor arăta timp. Cred că nu mai devreme de un an sau doi.
Trimiteți-le prietenilor:
Trimiteți-le prietenilor: