O czym ciągle słyszymy - Bozon Higgsa i dlaczego jest to ważne?
Mówi się, że najlepszym sposobem na naukę jest nauczanie. A jeśli zrobię to dobrze, może, może po prostu zrozumiem to do końca odcinka.
Chciałbym jasno powiedzieć, że ten film jest dla osoby, której oczy błyszczą za każdym razem, gdy słyszysz termin bozon Higgsa. Wiesz, że to jakaś cząstka, nagroda Nobla, masa, bla bla. Ale tak naprawdę nie rozumiesz, co to jest i dlaczego jest to ważne.
Najpierw zacznijmy od modelu standardowego. Są to zasadniczo prawa fizyki cząstek elementarnych, jakie rozumieją naukowcy. Wyjaśniają całą materię i siły, które widzimy wokół nas. Cóż, w większości przypadków jest kilka wielkich tajemnic, które omówimy, gdy zagłębimy się w to.
Ale ważne jest, aby zrozumieć, że istnieją dwie główne kategorie: fermiony i bozony.
Fermiony są materią. Istnieją protony i neutrony, które składają się z kwarków, i leptyny, które są niepodzielne, jak elektrony i neutrina. Jak dotąd ze mną? Wszystko, czego możesz dotknąć, to te fermiony.
Bozony są cząsteczkami, które przekazują siły Wszechświata. Ten, którego prawdopodobnie znasz, to foton, który przekazuje siłę elektromagnetyczną. Potem jest gluon, który przekazuje silną siłę jądrową i bozony W i Z, które komunikują słabą siłę jądrową.
Tajemnica numer 1, grawitacja. Chociaż jest to jedna z podstawowych sił Wszechświata, nikt nie odkrył cząstki bozonu, która przekazuje tę siłę. Tak więc, jeśli szukasz nagrody Nobla, znajdź bozona grawitacji i będzie on twój. Udowodnij, że grawitacja nie ma bozonu, a także możesz zdobyć nagrodę Nobla. Tak czy inaczej, czeka na ciebie Nagroda Nobla.
Ponownie, jest to Model Standardowy i dokładnie opisuje prawa natury, gdy widzimy je wokół nas.
Jedną z największych nierozwiązanych zagadek w fizyce była koncepcja masy. Dlaczego w ogóle coś ma masę lub bezwładność? Dlaczego ilość fizycznych „rzeczy” w obiekcie określa, jak łatwo się porusza lub jak trudno jest go zatrzymać?
W latach 60. fizyk Peter Higgs przewidział, że musi istnieć jakieś pole, które przenika całą przestrzeń i oddziałuje z materią, jak ryba pływająca w wodzie. Im większa masa ma obiekt, tym bardziej wchodzi on w interakcje z tym polem Higgsa.
I podobnie jak inne podstawowe siły we Wszechświecie, pole Higgsa powinno mieć odpowiedni bozon do przekazywania siły - to jest bozon Higgsa.
Samo pole jest niewykrywalne, ale gdybyś mógł w jakiś sposób wykryć odpowiednie cząstki Higgsa, możesz założyć istnienie pola.
I tu pojawia się Wielki Zderzacz Hadronów. Akceleratorem cząstek jest przekształcenie energii w materię za pomocą wzoru e = mc2. Przyspieszając cząstki - jak protony - do ogromnych prędkości, dają im ogromną ilość energii kinetycznej. W rzeczywistości, w swojej obecnej konfiguracji, LHC przenosi protony do 0,999999991c, czyli o około 10 km / h wolniej niż prędkość światła.
Kiedy wiązki cząstek poruszające się w przeciwnych kierunkach zostają rozbite razem, koncentruje ogromną ilość energii w niewielkiej objętości przestrzeni. Ta energia musi gdzieś iść, więc zamarza jak materia (dzięki Einstein). Im więcej energii możesz zderzyć, tym więcej masywnych cząstek możesz stworzyć.
I tak w 2013 r. LHC pozwoliło fizykom w końcu potwierdzić obecność bozonu Higgsa poprzez dostrojenie energii zderzeń do dokładnie odpowiedniego poziomu, a następnie wykrycie kaskady cząstek, które występują, gdy rozpadają się bozony Higgsa.
Ponieważ wykryte zostaną odpowiednie cząstki, możesz założyć obecność bozonu Higgsa, a dzięki temu możesz założyć obecność pola Higgsa. Nagrody Nobla dla wszystkich.
Powiedziałem, że zostało jeszcze kilka tajemnic; grawitacja była oczywiście jedna, ale jest kilka innych. W rzeczywistości fizycy wiedzą teraz, że opisana przeze mnie materia jest tak naprawdę tylko ułamkiem całego Wszechświata. Kosmolodzy szacują, że zaledwie 4% Wszechświata jest normalną materią barionową, którą znamy.
Kolejne 23% to ciemna materia, a kolejne 73% to ciemna energia. Wciąż istnieje wiele tajemnic, które przez lata zajmują fizyków.
I tak w 2013 r. Wielki Zderzacz Hadronów w końcu odkrył cząstkę, którą fizycy przewidywali na 50 lat. Ostatecznie udowodniono, że ostatni kawałek Modelu Standardowego istnieje i jesteśmy bliżej zrozumienia, czym jest 4% Wszechświata. Pozostałe 96% (och, i grawitacja), wciąż jest całkowitą tajemnicą.
Fizycy zwiększają LHC do coraz wyższych poziomów energii, szukają innych cząstek, rozumieją ciemną materię i sprawdzają, czy są w stanie wytworzyć mikroskopijne czarne dziury. Ten potężny instrument ma wiele do odkrycia, więc bądź na bieżąco.
To jest Bozon Higgsa w pigułce. Daj mi znać, jeśli są inne pojęcia w fizyce cząstek, o których chciałbyś porozmawiać. Umieść swoje pomysły w komentarzach poniżej.
Podcast (audio): Pobierz (Czas trwania: 6:17 - 5,8 MB)
Subskrybuj: podcasty Apple | Android | RSS
Podcast (wideo): Pobierz (Czas trwania: 6:40 - 78,9 MB)
Subskrybuj: podcasty Apple | Android | RSS
