Kuinka Higgs Boson Antaa Asioita Massalle

{h1}

Higgs-partikkeli antaa kaiken muun maailmankaikkeusmassassa välittäen vuorovaikutusta higgsin kaltaisella siirappimateriaalilla. Tässä on se, mitä se tarkoittaa.

Häpeä Higgs-partikkeli on painava tehtävä: Se myöntää kaikki muut elementaariset hiukkaset niiden massaan. Ilman sitä, ne - me - vetäytyisivät kauhistuttavasti valonopeudella, liian jaloin löysäksi atomien muodostamiseksi. Mutta miten Higgs tekee sen?

Yhtälöiden sijaan fyysikot pyrkivät selittämään prosessin urheilun ja siirapin suhteen.

Ensinnäkin kukin alkuainehiukkasista saa ainutlaatuisen joukon ominaisuuksia vuorovaikutteisesti näkymättömiin kokonaisuuksiin, joita kutsutaan kentiksi. Kuten jalkapallokenttiä, nämä ovat suuria vaiheita, joilla yksilöt (olivatpa he elektronit tai juoksevat selkänsä) pudottavat tällä tavalla ja että ja joskus kootaan yhteen. Mutta toisin kuin jalkapallokentät, fysiikan alat ovat kolmiulotteisia ja ulottuvat äärettömän kaikkeen kaikkiin suuntiin.

Eräs tällainen kenttä on sähkömagneettinen (EM) kenttä - sellainen, jolla voi tuntea olevansa lähellä punaisen ja hopeisen palkin magneetin napoja, mutta joka on olemassa koko ajan. Jokainen hiukkanen on vuorovaikutuksessa EM-kenttään tavalla, joka riippuu sen sähköisestä varauksesta. Esimerkiksi elektronit, joiden lataus on -1, pyrkivät siirtymään kentän läpi kohti bar-magneettien positiivisia päitä ja liittämään yhdessä positiivisesti varautuneiden protonien kanssa.

Kuten urheilukentällä, jolla on vastaava pallo, jokaisella fysiikan alalla on vastaava partikkeli. Esimerkiksi EM-kenttä liittyy fotoniin tai valon partikkeliin. Tämä kirjeenvaihto toimii kahdella tavalla: Ensinnäkin, kun EM-kenttä on "innoissaan", eli sen energiaa sytytetään tietyssä paikassa, se hajotus on itsessään fotoni.

Toiseksi, kun hiukkaset ovat vuorovaikutuksessa EM-kentän kanssa (esimerkiksi kun ne vedetään kohti magneetin vastakkain varautunutta päätä), ne kokevat kentän absorboimalla ja lähettämällä jatkuvasti virtaa virtuaalisista fotoneista - fotoneja, jotka hetkessä ponnahduttavat ja olemassaolo vain hiukkaskentän vuorovaikutuksen välittämiseksi.

On olemassa myös Higgs-kenttä. Se antaa hiukkasmassan. [Miten punnitaan Atomin?]

Paitsi masless-fotonit ja gluonit, "kaikki alkeelliset hiukkaset saavat massansa niiden vuorovaikutuksesta [Higgsin] kentän kanssa, sellaista kuin" hidastuminen "kulkemalla paksun siirapin läpi", kertoi Towsonin yliopiston fysiikan James Overduin Marylandissa.

Joillakin hiukkasilla on vaikeampi aika tarttua syrupy Higgsin kenttään kuin toiset, ja sen seurauksena ne ovat raskaampia. Ei ole kuitenkaan tiedossa, miksi tietyt hiukkaset, kuten äärimmäisen sileä top quark, ovat tuhansia kertoja enemmän rasitettuja Higgsin kenttään kuin kevyitä hiukkasia, kuten elektronit ja neutriinit. "Theorists ovat etsineet jotain keinoa ennustaa ennemminkin hiukkasen massat ensimmäisiltä periaatteilta. Mikään vakuuttava teoria ei ole vielä syntynyt", John Gunion, kirjailija "The Higgs Hunter's Guide" (Basic Books, 1990) ja fysiikan professori Kalifornian yliopistossa, Davis. [Ovatko Higgs Bosons avaruudessa?]

Mutta tässä on se, missä Higgs-hiukkanen tulee: Aivan kuten fotoni välittää vuorovaikutusta EM-kenttään ja on itse EM-kentän viritys, Higgs-partikkeli välittää vuorovaikutusta Higgsin kenttään ja on itse Higgsin kentän viritys.

Hiukkaset purkavat Higgsin kentän läpi vaihtamalla virtuaalisia Higgs-partikkeleita sen kanssa. Ja todellinen Higgsin hiukkasten pinta, kun kenttä tulee innoissaan, kuten siirappia. Tällaisen leviämisen (eli hiukkasen) havaitseminen on se, miten fyysikot voivat olla varmoja siirapin (ts. Kenttä) olemassaolosta. "Sinun täytyy saada tarpeeksi energiaa herättämään kenttää niin, että se näyttää hiukkaselta meille. Muussa tapauksessa emme tiedä, että kenttä on olemassa", Brandeisin yliopiston Higgs-metsästysfysiikka kertoi Life's Little Mysteriesille.

Mutta koska Higgs-hiukkanen on erittäin korkea-energia (tai vastaavasti erittäin raskas), on vaikea herättää Higgs-kenttää tarpeeksi luoda. Siellä Large Hadron Collider tulee: sekoittamalla suuren nopeuden protoneja, se tuottaa tarpeeksi mehua hävittämään siirappimaisen Higgsin kentän ympäri nyt ja uudelleen, tuottaen Higgs-bosoneja.

Seuraa Natalie Wolchover Twitterissä @nattyover. Seuraa Life's Little Mysteries Twitterissä @llmysteries. Olemme myös Facebookissa ja Google+: ssa.


Video Täydentää: Quantum Fields: The Real Building Blocks of the Universe - with David Tong.




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com