Kaip Atrodo Higso Bozonas?

{h1}

Kai kažkas tokio svarbaus kaip higso bozonas sujudina mūsų pasaulį, mes norime žinoti apie jį viską. Taigi kaip atrodo higsas?

2012 m. Liepos mėn. Visas pasaulis susidūrė akis į akį su Higso bozonu: žėrinčia, maža šviesa, kuri šoko per mūsų ekranus kaip „Tinker Bell“. Palaukite, tai neteisinga.

Nors fizikai šoko iš džiaugsmo norėdami „pamatyti“ Higso bozoną - tą nemandagią dalelę, kuri sudaro Higso lauką, kuris leidžia dalelėms įgyti masę - tiesa ta, kad jie iš tikrųjų matė visą krūvą skaičių, grafikų ir bendrų duomenų, kurie pasakojo jiems buvo aptiktas Higso bozonas. Net teigimas, kad jis buvo „aptiktas“, nusipelno šiokio tokio paaiškinimo.

Kaip pranešama, surinkti duomenys buvo 5-tikslumo tikslumo. Galbūt girdėjote, kad „5-sigma“ nurodė, kad tikėtina, jog garsus bozonas neegzistuoja iš 3,5 milijono. Bet ne taip greitai. Kaip ir daugelyje fizikos naujienų, viskas yra sudėtingiau. Penkių sigmų patikimumo lygis iš tikrųjų reiškė, kad yra tikimybė iš 3,5 milijono, kad net jei Higgso dalelių nebūtų buvę, CERN darbuotojai būtų matę tuos pačius rezultatus. Kitaip tariant, yra tikimybė iš 3,5 milijono, kad eksperimentas surasti Higsą pateiks rezultatus, kurie, atrodo, patvirtina, net jei tokios dalelės nebuvo.

Taigi, jei CERN (Europos branduolinių tyrimų organizacijos) mokslininkai nesitikėjo, kad scenoje „Peteris Panas“ pamatys kažką panašaus į atramą, ko jie ieškojo? Ilgą laiką fizikai buvo sugluminti, kad tokios dalelės kaip elektronai ir kvarkai turėjo masę. Jie neturėjo kūno gėdinti mažų vaikinų, sudarančių atomus ir molekules; tai buvo tik tai, kad jų matematiniai simetriškos visatos vaizdai iš tikrųjų neveikė, nebent dalelės būtų be masės [šaltinis: Greene].

Peteris Higgsas ir kai kurie jo kolegos fizikai turėjo idėją. Užuot bandę išsiaiškinti, kaip visas šias lygtis būtų galima modifikuoti ir suprojektuoti veikti su masės pakrautomis dalelėmis, kodėl gi neišlaikius matematikos ir pridedant prielaidą, kad dalelės veikia lauke, kuris jas tempia? Jei taip buvo, šiame „lauke“ galime rasti medžiagą, kuri prideda dalelę masės sukurdama pasipriešinimą. Įsivaizduokite musę, sklindančią per orą; jis gerai užtraukiamas, kol susiduria su stipriu priešpriešiu. Staiga mūsų greitas, mažas muselis jaučiasi gana sunkus. Taip būtų su mūsų dalelėmis, kai jos slinktų pro Higso lauką.

Aišku, fizikai tiksliai neieškojo kažkokio universalaus klevų sirupo, kurį visi mes maudėme nepastebėdami. Jie veikiau ieškojo dalelių, kurios galėtų sudaryti Higso lauką, ir manė, kad jų paieška gali būti sėkminga, jei jie galėtų tiesiog atkurti sąlygas iškart po Didžiojo sprogimo. Tokiomis sąlygomis galime pamatyti, kaip sklandė tokie dalykai kaip kvarkai ir leptonai, ir ar kažkas panašaus į Higso bozoną taip pat buvo sukurta, kad būtų masė, leidžianti jiems įsikibti į sudėtines daleles, pavyzdžiui, protonus [šaltinis: STFC].

„Large Hadron Collider“ yra tarsi NASCAR trasa lenktynių protonų spiečiams (ir kai kuriems sunkiesiems jonams taip pat). Tie protonai užsiblokuoja priešinga kryptimi aplink beveik 17 mylių (27 km) ratą ir milijonus kartų per sekundę skrieja vienas į kitą [šaltinis: Greene]. Kai jie susiduria, kompozicinės dalelės išpurškiamos į mažesnes dalis - kvarkus ir leptonus. Kuriama energija gali leisti mums pamatyti tikrai, tikrai sunkias daleles, sukurtas susidūrimo metu.

Štai čia mes pradedame „matyti“ tokius dalykus kaip Higso bozonas. LHC detektoriai matuoja dalelių, išsiskiriančių iš protonų susidūrimo, energiją ir krūvį. Detektoriai nėra susitraukiantys violetiniai - didžiausias LHC yra 82 pėdų (25 metrų) aukščio ir tokio pat pločio. Jie turi būti tokie dideli, nes dalelių keliui lenkti naudojami milžiniški magnetai

Kreipdami dalelių kelią magnetiniame lauke, galime pamatyti, kaip jos reaguoja skirtingai - kai kurios, turinčios tikrai didelį impulsą, vis tiek eis tiesia linija, o kitos, kurių impulsas mažesnis, stipriai spiralės [šaltinis: CERN]. Taigi postūmis yra viena naudinga informacija, kurią tyrinėtojai ir fizikai gali išsiaiškinti, kai reikia suabejoti tam tikros dalelės tapatybe.

Stebėjimo prietaisai detektoriuose taip pat yra patogu. Stebėjimo įtaisas registruoja elektroninius signalus, kuriuos dalelės palieka, kai jos svilina per detektorių, o tai savo ruožtu leidžia kompiuteriui grafiškai parodyti dalelės kelią.

Detektoriuose esantys kalorimetrai taip pat padeda atpažinti. Kalorimetras matuoja energiją, kurią dalelės praranda po susidūrimo, ir sugeria daviklius detektoriuje. Tada fizikai gali ištirti iš dalelių skleidžiamą spinduliuotę, kuri jiems padeda nustatyti dar daugiau unikalių konkrečių dalelių identifikatorių [šaltinis: CERN].

Taigi, kaip atrodo Higso bozonas? Na, nekenčiame nuvilti, bet esmė ta, kad mes to negalime pamatyti. Tai maža dalelė, žmogau. Nesijaudink. Ką mes matome, yra, gerai, grafikai. Ir duomenys. Visi šie triukšmingi duomenys, detalizuojantys dalelių kelią, energiją, skilimo produktus ir dar daugiau, buvo surinkti detektoriuose ir susintetinti į šaltus, kietus skaičius. Šie skaičiai rodo, kad įvyko „įvykių perteklius“, kuris parodo Higso egzistavimą [šaltinis: CERN].

Dabar nereikia labai nusivilti. Malonūs CERN žmonės žino, ko mes norime: gražios nuotraukos, kuriose pavaizduotas Higso bozonas. Jei norite pamatyti grafinį susidūrimų modeliavimą, CERN svetainėje peržiūrėkite keletą (labai patenkinamų) pavyzdžių, kaip Higgsas „atrodo“ veikiant [šaltinis: CERN].

Autoriaus pastaba: kaip atrodo Higso bozonas?

Įsivaizduodamas Higgso, manau, teisinga sakyti, kad aš beveik įsivaizduoju lašą klevų sirupo, kuris sudaro sirupuotą Higso lauką. Tai nėra tikslus, tačiau priverčia mane daug galvoti apie kietųjų dalelių fiziką valgant pusryčius kiekvieną savaitgalį.


Vaizdo Papildas: Mokslo sriuba: apie „dieviškosios dalelės" atradimą.




Tyrimas


Plūduriuokite Aukščiausioje Žemės Atmosferoje Aukšto Aukščio Balionais
Plūduriuokite Aukščiausioje Žemės Atmosferoje Aukšto Aukščio Balionais

Rogeris Revelle'As
Rogeris Revelle'As

Mokslas Naujienos


6 Sveiki Įpročiai Dramatiškai Sumažina Moterų Širdies Ligų Riziką
6 Sveiki Įpročiai Dramatiškai Sumažina Moterų Širdies Ligų Riziką

Žmonių Šiltnamio Efektą Sukeliančių Dujų Išmetimas, Stebimas Romos Laikais
Žmonių Šiltnamio Efektą Sukeliančių Dujų Išmetimas, Stebimas Romos Laikais

„Tyrannosaur“ Pėdsakas Rastas Montanoje
„Tyrannosaur“ Pėdsakas Rastas Montanoje

Chemo Paprastai Saugus Nėščioms Moterims, Sergančioms Vėžiu
Chemo Paprastai Saugus Nėščioms Moterims, Sergančioms Vėžiu

Ar Deguonies Terapija Tikrai „Pakeitė“ Vaiko Smegenų Žalą? Ekspertai Yra Skeptiški
Ar Deguonies Terapija Tikrai „Pakeitė“ Vaiko Smegenų Žalą? Ekspertai Yra Skeptiški


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com