Mitä Higgsin Bosoni Näyttää?

{h1}

Kun jotain yhtä tärkeää kuin higgsin bosoni rokottaa maailmamme, haluamme tietää kaiken siitä. Joten mitä higgs näyttää?

Heinäkuussa 2012 koko maailma tuli kasvotusten kanssa Higgsin bosoniin: loistava, kevyt valo, joka tanssikin meidän näytöksiimme kuten Tinker Bell. Odota, se ei ole oikein.

Kun fyysikot hyppivät ilosta "katsomaan" Higgsin bosonia - hämmästyttävän hiukkanen, joka laatii Higgsin kentän, joka mahdollistaa hiukkasten pääsyn massaan - totuus on se, että he todella näkivät koko joukon numeroita, kaavioita ja yleisiä tietoja, jotka kertoivat heille, että Higgsin bosoni havaittiin. Ja jopa sanomalla, että se "havaittiin" ansaitsee hieman selitystä.

Kuten kerrottiin, kerätyt tiedot olivat 5-sigma-varmuustasolla. Olet ehkä kuullut, että "5-sigma" osoitti, että yksi 3,5 miljoonasta mahdollisuudesta kuuluisa bosoni ei ollut olemassa. Mutta ei niin nopeasti. Kuten paljon fysiikan uutisia, se on monimutkaisempaa kuin se. Viiden sigman luottamustaso tosiasiallisesti merkitsi sitä, että 3,5 miljoonalla mahdollisuudella oli olemassa yksi, että vaikka ei olisi olemassa Higgs-hiukkasia, CERNin henkilökunta olisi nähnyt samat tulokset. Toisin sanoen on olemassa yksi 3,5 miljoonasta mahdollisuudesta, että kokeilu Higgsin löytämiseksi saisi aikaan tuloksia, jotka näyttivät vahvistavan sen, vaikka tällaista partikkelia ei olisikaan olemassa.

Joten jos CERN: n (Euroopan ydintutkimusjärjestö) tutkijat eivät odottaneet näkevän jotain, joka muistutti "Peter Panin" tuotantoa, mitä he etsivät? Pitkään, fyysikot olivat hämmentyneitä siitä, että hiukkasia, kuten elektronit ja kvarkit, oli massa. He eivät olleet vartaloa häiritseviä pieniä kavereita, jotka muodostavat atomit ja molekyylit; se oli vain, että niiden matemaattiset esitykset symmetrisestä universumista eivät todellisuudessa toimi, elleivät hiukkaset olleet massattomia [lähde: Greene].

Peter Higgsilla ja muilla fyysikkoilla oli idea. Sen sijaan, että yritettäisiin selvittää, miten kaikkia näitä yhtälöitä voitaisiin muokata ja suunnitella toimimaan massatuotettujen hiukkasten kanssa, miksi ei pidä matematiikkaa ja lisätä oletus, että hiukkaset toimivat kentällä, joka vetää niitä vetämällä? Jos näin olisi, voimme löytää tämän "kentän" aineen, joka lisää massaa hiukkaselle luomalla vastustuskykyä. Kuvittele lentävä ilma lentäen; se täyttää vain hieno, kunnes se kohtaa vahvan tuulen. Yhtäkkiä, nopea, pieni lentomme tuntuu melko raskas. Joten se olisi hiukkastemme kanssa, kun ne kulkivat Higgsin kentän läpi.

Tietenkään fyysikot eivät juuri etsineet jonkinlaista universaalia vaahterasiirappia, jonka olimme kaikki uinut ilman huomaamatta. Pikemminkin he etsivät hiukkasia, jotka saattavat muodostaa Higgsin kentän, ja he ajattelivat, että niiden haku onnistuu, jos he voisivat vain luoda edellytykset heti Big Bangin jälkeen. Näissä olosuhteissa voimme nähdä kuinka asiat, kuten kvarkit ja leptonit, lensivät ja jos jotain Higgsin bosoniaa luotiin, jotta saisimme massan, joka sallii niiden muodostamisen komposiittihiukkasten kuten protoniin [lähde: STFC].

Suuret Hadron Collider on kuin NASCAR-raita kilpa-protoneille (ja myös raskasioneja). Nämä protonit vetävät vastakkaisiin suuntiin lähes 17 kilometrin ympyrän ympäri ja kulkevat toisiinsa miljoonilla sekunnissa [lähde: Greene]. Kun ne törmäävät, komposiittihiukkaset ruiskuttavat pienempiin osiinsa - kvarkeihin ja leptoneihin. Luomalla oleva energia antaa meille mahdollisuuden nähdä todellisia, todella raskaita hiukkasia, jotka syntyvät törmäyksessä.

Tässä alkaa alkaa "nähdä" sellaisia ​​asioita kuin Higgsin bosoni. LHC: n ilmaisimet mittaavat protonien törmäyksiltä tulevien hiukkasten energian ja varauksen. Ilmaisimet eivät ole kutistuvia violetteja - suurin LHC: ssä on 25 metriä pitkä ja yhtä leveä. Niiden on oltava niin suuria, koska jäykkiä magneetteja käytetään käyristämään hiukkasten polkua

Jos käyrämme hiukkasten polkua magneettikentässä, voimme nähdä, miten he reagoivat eri tavoin - jotkut, joilla on todella suuri vauhti, menevät edelleen suorassa linjassa, niillä, joilla on pienempi vauhti, kiertävät tiukasti [lähde: CERN]. Joten vauhti on yksi hyödyllinen tieto, jota tutkijat ja fyysikot voivat tutkia, kun hämmentävät tietyn hiukkasen identiteettiä.

Seurantalaitteet ilmaisimissa ovat myös käteviä. Seurantalaite tallentaa elektroniset signaalit, jotka hiukkaset jättävät jäljelle, kun ne vievät tunnistimen läpi, mikä puolestaan ​​antaa tietokoneelle graafisen esityksen partikkelin polusta.

Myös ilmaisimien sisältämät kalorimetrit auttavat tunnistamisessa. Kalorimetri mittaa energiaa, jonka hiukkanen menettää törmäyksen jälkeen ja absorboi hiukkaset ilmaisimen sisällä. Fysiikan tutkijat voivat sitten tutkia partikkeleista säteilyä, mikä auttaa heitä määrittämään joitain yksilöllisiä tunnisteita tiettyjä partikkeleita varten [lähde: CERN].

Joten mitä Higgsin bosoni näyttää? No, vihaat pettymystä, mutta koko asia on, ettemme näe sitä. Se on pieni partikkeli, mies. Älä ole hullu. Mitä me näemme sen sijaan, on, kaaviot. Ja tietoja. Kaikki nämä meluiset tiedot, joissa detektoitiin hiukkasten polku, energia, hajoamistuotteet ja enemmän, pyyhkäistettiin ilmaisimissa ja syntetisoitiin kylmiksi, koviksi numeroiksi. Nämä luvut osoittivat, että esiintyi "ylimääräisiä tapahtumia", jotka osoittivat Higgsin olemassaolon [lähde: CERN].

Älä nyt ole liian pettynyt. CERNin kaverit tietävät, mitä haluamme: kauniita kuvia, jotka osoittavat Higgsin bosonin esityksen. Jos haluat nähdä graafisen simulaation törmäyksistä, tutustu CERNin verkkosivustoon joistakin (erittäin tyydyttävistä) esityksistä siitä, mitä Higgs näyttää "toiminnalta [lähde: CERN].

Tekijän huomautus: Mitä Higgsin bosoni näyttää?

Kun kuvittelen Higgsia, mielestäni on reilua sanoa, että melkein kuvittelen tippua vaahterisiirappia, joka muodostaa syrupy Higgsin kentän. Se ei ole tarkka, mutta se saa minut ajattelemaan paljon hiukkasfysiikan joka syö aamiaisen joka viikonloppuna.


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