Mis on see asi, millest me pidevalt kuuleme - Higgsi Boson ja miks see on oluline?
On öeldud, et parim viis õppida on õpetada. Ja kui ma teen seda õigesti, siis võib-olla, lihtsalt võib-olla mõistan seda episoodi lõpuks natuke paremini.
Tahaksin olla selge, et see video on mõeldud inimesele, kelle silmad glasuurivad iga kord, kui kuulete terminit Higgsi boson. Tead, see on mingi osake, Nobeli preemia, mass, blah blah. Kuid te ei saa tegelikult seda, mis see on ja miks see on oluline.
Esiteks alustame standardmudelist. Need on sisuliselt osakeste füüsika seadused, nagu teadlased neist aru saavad. Nad selgitavad kõiki asju ja jõude, mida me kõik enda ümber näeme. Noh, enamasti on mõned suured saladused, mida arutame sellesse süvenedes.
Kuid oluline on mõista, et on olemas kaks peamist kategooriat: fermioonid ja bosonid.
Fermioonid on mateeria. Seal on prootonid ja neutronid, mis koosnevad kvarkadest, ja seal on leptonid, mis on jagamatud, nagu elektronid ja neutriinod. Minuga siiani? Kõik, mida saate puudutada, on need fermioonid.
Bosonid on osakesed, mis suhtlevad Universumi jõududega. Tõenäoliselt olete tuttav footon, mis edastab elektromagnetilise jõu. Siis on veel glüoon, mis suhtleb tugevat tuumajõudu ning W ja Z bosonid, mis edastavad nõrka tuumajõudu.
Saladus number 1, raskusaste. Ehkki see on üks universumi põhijõude, pole keegi avastanud bosoni osakesi, mis selle jõu edastaks. Seega, kui otsite Nobeli auhinda, leidke raskusjõu boson ja see on teie oma. Tõestage, et gravitatsioonil pole bosoni, ja võite saada ka Nobeli preemia. Mõlemal juhul on teie jaoks selles Nobeli auhind.
See on jällegi standardmudel ja see kirjeldab täpselt loodusseadusi, nagu me neid enda ümber näeme.
Füüsika üks suurimaid lahendamata saladusi oli massi mõiste. Miks on miski üldse mass või inerts? Miks määratleb objekti füüsilise "kraami" hulk seda, kui lihtne on liikuda või kui raske on seda peatada?
Füüsik Peter Higgs ennustas 1960. aastatel, et peab olema mingi väli, mis läbib kogu kosmose ja on seotud ainega, nagu vesi, mis ujub läbi kala. Mida rohkem on objekti massi, seda enam see suhtleb selle Higgsi väljaga.
Ja nagu ka teistel universumi põhijõudutel, peaks ka Higgsi väljal olema vastav bosioon jõu edastamiseks - see on Higgsi boson.
Väli ise on tuvastamatu, kuid kui te suudaksite vastavad Higgsi osakesed kuidagi tuvastada, võiksite eeldada välja olemasolu.
Ja siin tulebki sisse suur hadronite põrkumismasin. Osakeste kiirendi ülesanne on muundada energia mateeriaks valemi e = mc2 kaudu. Kiirendades osakesi - näiteks prootoneid - tohutute kiirustega, annavad nad neile tohutu hulga kineetilist energiat. Tegelikult viib LHC oma praeguses konfiguratsioonis prootoneid kiiruseni 0.999999991c, mis on umbes 10 km / h aeglasem kui valguse kiirus.
Kui vastassuundades liikuvate osakeste talad kokku põrkavad, kontsentreerub see tohutul hulgal energiat pisikesse ruumi. See energia vajab kuhugi minekut, nii et see külmub asjana (tänu Einsteinile). Mida rohkem energiat saate põrkuda, seda massiivsemaid osakesi saate luua.
Ja nii lubas LHC 2013. aastal füüsikutel lõpuks Higgsi bosoni olemasolu kinnitada, häälestades kokkupõrgete energiat täpselt õigele tasemele ja tuvastades seejärel osakeste kaskaadi, mis tekivad Higgsi bosonite lagunemisel.
Kuna tuvastatakse õiged osakesed, võite eeldada Higgsi bosoni olemasolu ja selle tõttu võite eeldada Higgsi välja olemasolu. Nobeli preemiad kõigile.
Ütlesin, et jäänud on mõned saladused; gravitatsioon oli muidugi üks, kuid neid on veel mõned. Reaalsus on see, et füüsikud teavad nüüd, et asi, mida ma kirjeldasin, on tegelikult vaid murdosa kogu Universumist. Kosmoloogide hinnangul on kõigest 4% universumist tavaline barooniline aine, millega oleme tuttavad.
Veel 23% on tume aine ja veel 73% on tume energia. Nii et füüsikute jaoks aastaid hõivatud hoidmiseks on endiselt palju saladusi.
Ja nii, 2013. aastal keeras Suur Hadroni kokkupõrge lõpuks osakese, mida füüsikud olid ennustanud 50 aastat. Standardmudeli viimane tükk osutus lõpuks olemasoluks ja me oleme lähemal mõistmisele, mis on 4% universumist. Ülejäänud 96% (oh ja raskusjõud) on endiselt täielik mõistatus.
Füüsikud väntasid LHC kõrgemale ja kõrgemale energiatasandile, et otsida teisi osakesi, mõista tumedat ainet ja vaadata, kas nad suudavad tekitada mikroskoopilisi mustaid auke. Sellel võimsal instrumendil on veel palju teadust paljastamiseks, nii et püsige kursis.
See on kokkuvõtlikult Higgsi Boson. Andke mulle teada, kas osakeste füüsikas on ka teisi mõisteid, millest soovite rääkida. Pange oma ideed allpool olevatesse kommentaaridesse.
Podcast (heli): allalaadimine (kestus: 6:17 - 5,8 MB)
Telli: Apple'i taskuhäälingusaated | Android | RSS
Podcast (video): allalaadimine (kestus: 6:40 - 78,9 MB)
Telli: Apple'i taskuhäälingusaated | Android | RSS
