Путешествия

Как открывали бозон Хиггса?

В фундаментальной физике долгое благоп недоставало важнейшего звена — бозона, кто отвечает за инертную массу элементарных частиц. Некто был предсказан Питером Хиггсом ещё в 1964 году, только его никак не удавалось обнаружить экспериментально. Долгожданное вскрытие произошло 4 июля 2012 года, когда малозаметный бозон наконец-то «поймали» сверху Большом адронном коллайдере.

KeyNews.ru - Как открывали бозон Хиггса? - Мир вокруг нас

Имитация, показывающее появление бозона Хиггса при столкновении двух протонов
ru.wikipedia.org

Радостную экзотика об открытии бозона Хиггса объявили в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) держи научном семинаре, проходившем в торжественной и праздничной обстановке. Его посетили малограмотный только сотрудники центра, но и крупные специалисты за физике высоких энергий. Это открытие вызвало истый восторг в мире науки, ведь его смело позволяется причислить к важнейшим достижениям человечества начала нынешнего века.

Стандартная форма

Прежде чем говорить о новом бозоне и его функциях, нужно кратко рассказать о нынешнем состоянии теории, в рамках которой возлюбленный рассматривается. Эта теория, называемая Стандартной моделью, описывает свойства элементарных частиц и их сольватация: сильное (ядерное), слабое и электромагнитное.

Всё вещество Вселенной, из-за исключением тёмной материи и тёмной энергии, состоит с двенадцати квантовых полей с их квантами — фермионами, объединёнными в три семейства: полдюжины лептонов (включающих в себя хорошо знакомый всем нам электрон), цифра кварков (частиц, из которых состоят протоны, нейтроны) и двунадесять соответствующих им античастиц (антикварки, антинейтрино, позитрон и др). Сии семейства хоть и очень похожи, но имеют большую разницу в массе.

Следующее важное месторасположение Стандартной модели: есть частицы, которые обеспечивают фундаментальные взаимодействия и служат их переносчиками. Они без- являются «строительным материалом мироздания», а образуют своего рода «скрепляющий зольник», не позволяющий Вселенной разлететься на куски. Ровно это за частицы? Читателям ещё из школьного курса физики славно известно об электричестве и магнетизме. Так вот, оный тип взаимодействий, называемый электромагнитным, переносит фотон. Имеются и остальные частицы-переносчики: два типа бозонов W и Z, обеспечивающие слабое согласование и глюоны, отвечающие за связь между ядерными силами.

И, перед разлукой, третье положение гласит о существовании поля Хиггса, приводящего к спонтанному нарушению симметрии и описывающего наличествование массы у всех остальных элементарных частиц. Поскольку в квантовой теории на нос полю соответствует своя частица-квант, то у хиггсова полина тоже есть такой квант — того же названия бозон.

На сцену выходит симметрия

Общим признаком около всякой физической концепции, будь то классическая механика аль специальная теория относительности, является связь каждой симметрии системы с присущими ей законами сохранения. И поперек. Ant. прямо, любой закон сохранения связан с симметрией. Впервые сие было продемонстрировано немецким математиком Эмми Нётер в её знаменитой теореме.

К примеру сказать, симметрии касательно однородности времени, постулирующей, что законы физики одинаковы и неизменны в всякий временной период, соответствует закон сохранения энергии; симметрии однородности пространства (и для Меркурии, и на Плутоне действует идентичная физика) — принцип сохранения импульса; а симметрии относительно его изотропии (поворотов в нём) — дхарма сохранения углового момента, и т. д. И если бы безграмотный существовало всех этих законов, то в макромире наступил бы подробнейший хаос, ибо законы сохранения одновременно являются запретами.

Да тут присутствует очень интересный момент: помимо «наглядных» объемно-временных симметрий, с которыми мы имеем дело в повседневной жизни, существуют пока и так называемые «внутренние» симметрии. К ним относится указ сохранения электрического заряда, который запрещает элементарным частицам совмещать массы, включая электрон. Но в действительности частиц с неопытный массой всего три штуки: фотон, глюоны и электрино. А это значит, что если бы этот запрет действовал в полной мере, то Вселенная неприметно не смогла бы «жить».

Настоящий странный парадокс можно обойти, предположив, что в пространстве лопать поле, которое обеспечивает спонтанное нарушение внутренней симметрии и придаёт массу по всем статьям элементарным частицам, кроме трёх вышеназванных. То упихивать внутренняя симметрия присутствует, как и предписано законом, хотя она нарушена неким скалярным полем.

Всё за) один (приём становится на свои места! Выходит, и волки сыты, и овцы целы, а отарщик стоит и довольно улыбается. Этим талантливым «пастухом» с науки оказался английский физик Питер Хиггс. Особенно он первым опубликовал научную статью, в которой сформулировал и описал конструкция, впоследствии названный его именем. Правда, независимо с Хиггса и даже немножко раньше, к аналогичному теоретическому обоснованию пришли его бельгийские коллеги — Неувядаемая слава Браут и Франсуа Энглер.

Большое открытие на большом ускорителе

А ещё не успела утихнуть первая волна ликования, вызванная статьёй Хиггса, как бы исследователи начали подумывать об экспериментальной проверке его смелого предположения. Безусловно, что большинство элементарных частиц могут распадаться, обращаться друг в друга, «реагировать» между на вывеску — это совершенно обычное для них примета. Чтобы узнать, как они устроены, нужно столкнуть их лбище в лоб на скорости, близкой к скорости света, и увидеть на продукты соударений.

Для решения этой научной задачи требовалось учредить мощный ускоритель. Идея проекта с грандиозным названием «Ощутительн адронный коллайдер» появилась ещё в далёком 1984 году, хотя его строительство началось семнадцать лет спустя. Коллайдер, и фактура, очень большой: длина его 27-километрового кольца располагается в глубоком тоннеле почти территорией двух государств — Швейцарии и Франции.

В этом кольце производится перебранка протонов, которые по Стандартной модели являются ни чуточки не фундаментальными частицами, а составными, так как в недрах них находятся три кварка, скреплённые друг с другом глюонным «раствором». Удар на высоких энергиях разрушают «раствор», и кварки с глюонами уходят в бесцеремонный полёт, также сталкиваясь и взаимодействуя между собой.

Генерация бозона Хиггса имеет четыре основных канала: соединение двух глюонов, слияние WW и ZZ бозонов, проклевывание вместе с W и Z бозоном или рождение одновременно с t-кварками. Бери Большом адронном коллайдере есть четыре детектора, двушничек из которых — ATLAS и CMS — предназначены ради изучения распада частиц на высоких энергиях. С через этих детекторов и был обнаружен бозон Хиггса. Оказалось, по какой причине его масса составляет 125 ГэВ (гигаэлектронвольт).

Подобно ((тому) как) использовать бозон Хиггса в хозяйстве?

Большой адронный коллайдер неотлагательно на слуху, и у многих людей возникает вопрос: «А какую а практическую пользу можно извлечь из открытия бозона Хиггса и овчинка выделки стоит ли вообще заниматься фундаментальной физикой?» С точки зрения сих людей, килограмм фиников имеет очевидную пользу, в таком случае их можно употребить в пищу. Мобильный телефон в свой черед незаменим в быту. А вот бозон — сие бессмысленная вещь, из которой нельзя получить сиюминутной выгоды.

Поздно ли Майкла Фарадея спрашивали, как можно применить открытое им полье электромагнитной индукции, он только разводил руками и отвечал: «Знать, можно смастерить какие-то игрушки». Современники Фарадея, также и он сам, не считали это открытие аж немного полезным, а сегодня оно лежит в основе промышленного производства многих «игрушек», созданных получи и распишись основе электроэнергетики и радиотехники, включая компьютеры и пресловутые мобильные телефоны. В рассуждении сего нужно понимать, что фундаментальная наука может задудонить нашу жизнь комфортнее пусть и не сейчас, же уж точно в долгосрочной перспективе.

Действительно, каким а практическим приложением может обладать бозон Хиггса? Сиречь бы фантастично это не выглядело, так поскольку поле Хиггса отвечает за массу элементарных частиц, в таком случае с его помощью можно менять массу предметов. Шабаш сделать нейтрализатор этого поля и оснастить им самолёты и космические корабли. Прикиньте себе летательный аппарат, который ничего не весит! Наступит эпоха межзвёздных путешествий, и человечество, наконец-то, осуществит свою давнюю мечту — посетит прочие планеты и галактики.

Но не будем забегать поначалу. Пока же благодаря открытию бозона Хиггса из чего явствует ясно, что Стандартная модель полностью верна в своей узкой области и её предсказания сбываются. Ей-ей, она не описывает гравитацию, рассматриваемую в рамках общей теории относительности, и никак не включает в себя тёмную материю и тёмную энергию — впереди опять-таки много работы. Но подтверждение существования бозона Хиггса — сие огромный скачок в понимании природы элементарных частиц и строения Вселенной в целом, а зашибание же научных знаний — тип весьма полезная, сама по себе.

Как открывали бозон Хиггса? — Мироздание вокруг нас на KeyNews.ru

Города большие и малые, их достопримечательности: через популярных до малоизвестных, порой и по сей дата остающихся в тени. Природа и ее многообразие, а также всевозможные перспективы отдыха, с ней связанные: пикник, рыбалка, дайвинг, слабость и другие. Увлекательная информация о странах мира, о том, словно нужно знать, отправляясь в путешествие, как бывалому туристу, в) такой степени и новичку. Интересные обзоры о событиях в России, включая исторические, обрядовые и политические. Праздники, сказание их возникновения, сложившиеся веками традиции, а также варианты празднования: ото корпоративных до домашних.

Поделитесь ссылкой и ваши авоська и нахренаська узнают, что вы знаете ответы на повально вопросы. Спасибо ツ

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Close