Yn ienfâldige terms: de Higgs boson - wat is it?

Yn ienfâldige termen, de Higgs boson - it dieltsje is it djoerste fan alle tiden. As de ûntdekking fan it elektron, bygelyks, wie genôch fakuüm buis en in pear briljant koppen, it sykjen nei de Higgs boson easke de oprjochting fan in pilot enerzjy dy't komselden sjoen yn 'e wrâld. De Large Hadron Collider moat gjin yntroduksje as ien fan 'e meast ferneamde en suksesfol wittenskiplike eksperiminten, mar syn profyl dieltsje, lykas earder, wurdt bedutsen yn mystearje foar de mearderheid fan de befolking. Hja waard neamd God dieltsje, lykwols, mei troch de ynset fan letterlik tûzenen wittenskippers, wy moatte net mear nimme har bestean foar ferliend.

Last ûnbekend

Wat is de Higgs boson en wat is it belang fan syn fynst? Wêrom hy waard it ûnderwerp fan safolle hype en misinformation finansiering? Om twa redenen. Oan de iene kant, it wie de lêste net ûntdutsen dieltsje nedich foar befêstiging fan it Standert Model fan de natuerkunde. Har ûntdekking betsjutte dat in hiele generaasje fan wittenskiplike publikaasjes hawwe net west 'e nocht. Twads, de boson jout oare dieltsjes harren massa, dy't jout dat in bysûndere betsjutting en in "magic". Wy freegje om tinke oan massa as de ynlânske eigenskippen fan 'e dingen, mar natuerkundigen leauwe oars. Yn ienfâldige termen, de Higgs boson - een dieltsje, sûnder dat de kliber yn prinsipe bestiet net.

In oare fjild

De reden leit yn de saneamde Higgs fjild. It is beskreaun foardat foar de Higgs boson, natuerkundigen omdat it wie berekkene foar de behoeften fan harren eigen teoryen en observaasjes, easkjen de oanwêzigens fan in nij fjild, it effekt dêrfan soe útwreide wurde oan it hiele universum. Fersterkings hypotezen troch de útfining fan de nije ûnderdielen fan it universum is gefaarlik. Yn it ferline, bygelyks, dit hat laat ta de oprjochting fan 'e teory fan' e eter. Mar de mear wiskundige berekkenings útfierd, it mear natuerkunde te begripen dat de Higgs fjild, moat bestean yn it echt. It ienige probleem wie it gebrek oan praktyske kânsen fan observearjen is.

Yn de standert model de fysika elemintêre dieltsjes krigen massa troch in meganyk basearre op it bestean fan Higgs fjild permeates alle romte. It soarget foar in Higgs boson, dêr't in grut bedrach fan enerzjy is nedich, en dit is de wichtichste reden wêrom't wittenskippers nedich modern dieltsje accelerators foar hege-enerzjy eksperiminten.

Wêr docht it gewicht?

De krêft fan 'e swakke nukleêre ynteraksje mei tanimmende ôfstân sakket hurd. Neffens kwantum fjild teory, dit betsjut dat de dieltsjes, dy't binne belutsen by syn skepping - de W- en Z-bosons - moat hawwe massa, oars as fotoanen en gluons, dy't hawwe gjin massa.

It probleem is dat gauge teoryen wurkje allinne massaleas eleminten. As de peilskaal bosons hawwe massa, sa'n hypoteze kin net ridlik bepaald. Higgs meganisme ůnîwykt dit probleem troch ynfiering fan in nij fjild, neamd de Higgs fjild. By hege enerzjy, de massa fan de peilskaal bosons net hawwe, en de hypoteze wurket as ferwachte. By lege techniken fjild disturbs symmetrie dat lit de eleminten hawwe in gewicht.

Wat is de Higgs boson?

Higgs fjild genereart dieltsjes neamd Higgs bosons. Teory fan gewicht is net oantsjutte, mar it resultaat fan it eksperimint it beslút fallen wie, dat it is gelyk oan 125 GeV. Yn ienfâldige termen, it bestean fan it Higgs boson har úteinlik befêstige it Standert Model.

It meganyk fjild en boson binne neamd nei Skotsk wittenskipper Peter Higgs. Hoewol't hy wie net de earste foarstelle it begryp, en, sa faak bart yn de natuerkunde, gewoan blykte te wêzen, dêr't hja waarden neamd.

symmetry breaking

It waard leauden dat de Higgs is ferantwurdlik foar it feit dat de dieltsjes dy't in massa moatte net besiet troch it. It is de universele medium, endowing dieltsjes sûnder massa fan ferskillende massa. Sa'n symmetry breaking taskreaun troch analogy mei it ljocht - alle golflingten yn vácuo bewege by deselde snelheid yn elk prisma deselde golflingte kin wurde tawiisd. Dit, fansels, ferkearde analogy, sûnt wyt ljocht omfiemet alle golflingten, mar it foarbyld lit sjen hoe't it meitsjen fan in fjild fertsjintwurdige massa Higgs symmetry troch violation. Prisma brekt de symmetry fan de snelheid fan de ferskillende golflingten fan ljocht, skieden se, en Higgs fjild wurdt leaud te brekken de symmetry fan de massa guon dieltsjes dy't oars symmetrysk massaleas.

How to lizzen yn ienfâldige taal de Higgs boson? Mar koartlyn, natuerkundigen realisearre dat as de Higgs fjild bestiet bestiet, dan sil easkje in passende ferfierder mei eigenskippen dy't waar te nimmen. It fermoeden bestiet dat dit dieltsje wurdt behannele oan bosons. Higgs ienfâldige taal - de saneamde sterkte fan de ferfierder is itselde as fotoanen, dat binne de dragers fan it elektromagnetyske fjild fan it hielal. Ytsje de yn in sin, binne syn pleatslike excitations lykas Higgs is lokale excitation fan syn fjild. It bewiis fan it bestean fan in dieltsje natuerkundigen mei ferwachte eigenskippen wienen sawat itselde as in direkte bewiis fan it bestean fan in fjild.

eksperimint

In soad jierren fan planning tastien de Large Hadron Collider (LHC) te wurden in ûnderfining, in potinsjele genôch te weerlezen de teory fan de Higgs boson. 27 km ring swiere plicht electromagnet kin verhaasten laden dieltsjes oan in wichtige fraksje fan de snelheid fan it ljocht, sadat in oanriding fan genôch krêft om te ferdiele se yn ûnderdielen, en ek te ferfoarmjen de romte om 'e punt fan effekt. It wurdt rûsd dat as de botsing enerzjy foldwaande hege nivo kin yn rekken brocht boson sadat dat it sil brekke en it sil wêze sichtber. Dizze enerzjy wie sa grut dat guon sels yn panyk en foarsei ein fan 'e wrâld, en oaren ferkocht de fantasy sadat de ûntdekking fan' e Higgs boson waard omskreaun as in blik op in alternative diminsje.

úteinlike befêstiging

Initial observaasjes, it like, yn feite útdagen foarsizzing, en gjin tekens it wie net mooglik om te spoaren dieltsjes. Guon ûndersikers dy't mei oan 'e kampanje foar de útjeften fan miljarden dollars, sels ferskynde op televyzje en meekly ferklearre feit dat de wjerlizzing fan in wittenskiplike teory is krekt sa wichtich as it befêstige. Nei in skoftke, lykwols, begûn ûnder it gat krije yn it mjitten fan 'e algemiene byld, en maart 14, 2013 CERN offisjeel bekend makke de befêstiging fan it bestean fan it dieltsje. Der is reden en nim it bestean fan meardere bosons, mar it idee moat fierdere stúdzje.

Twa jier letter, neidat it CERN bekend makke de ûntdekking fan it dieltsje, de wittenskippers wurkje oan de Large Hadron Collider, wienen by steat om te befêstigjen dat. Oan 'e iene kant, it wie in grutte oerwinning foar wittenskip, oan' e oare kant in protte wittenskippers binne teloarsteld. As immen waard hope dat de Higgs boson soe in dieltsje dat sil liede ta frjemd en ferrassende gebieten bûten it Standert Model - supersymmetry, tsjustere matearje, tsjustere enerzjy - dat, spitigernôch, dat wie net sa.

It ûndersyk, publisearre yn Nature Natuerkunde, befêstige ferfal yn fermioanen. De standert model foarseit dat, yn ienfâldige termen, de Higgs boson is it dieltsje dat jout massa te fermioanen se. CMS detector Collider úteinlik befêstige harren ferfal yn fermioanen - boaiem kwarks en tau leptons.

Higgs simpel terms: wat is it?

Dizze stúdzje conclusively bewiisde dat it de Higgs boson foarsein troch de Standert Model fan legere dieltsje natuerkunde. It leit yn it gebiet fan 'e massa-enerzjy fan 125 GeV, hat gjin spin, en kin ferfal yn in mearfâldichheid fan lichte eleminten - .. fan pearen fan fotoanen, fermioanen, ensfh Hjirtroch kinne wy fol fertrouwen sizze dat de Higgs boson, in ienfâldige taal praten, is in dieltsje it jaan fan in protte alles.

Teloarsteld troch de standert gedrach fan in krekt ûntdutsen elemint. As syn collapse in lyts bytsje oars, hy soe yn ferbân brocht mei fermioanen oars, en te rizen ta nije mêd fan ûndersyk. Oan de oare kant, dit betsjut dat wy net hawwe advanced in stap fierder as de standert model, dat net goed foar de swiertekrêft, tsjustere enerzjy, tsjustere saak en oare bizarre ferskynsels fan de werklikheid.

Wy kinne allinne spekulearje oer wat se wurde neamd. De meast populêre teory SUSY, dy't stelt dat alle dieltsje fan it Standert Model hat in hiel swiere superpartner (dus meitsje 23% fan it hielal - donker matearje). Update Collider mei in ferdûbeling fan syn botsing enerzjy fan 13 TeV, nei alle gedachten, sil tastean om te ûntdekken dizze superparticle. Oars supersymmetry moatte wachtsje foar de bou fan in machtiger LHC opfolger.

takomstperspektyf

Sa wat sil it natuerkundige neidat Higgs boson? LHC koartlyn weriepene mei wichtige ferbetterings en is by steat om te sjen alles - út antimatter nei tsjustere enerzjy. Oannomd wurdt dat tsjustere matearje interacts mei normaal allinnich troch swierte en troch it ta stân kommen fan 'e kliber, en de wearde fan' e Higgs boson is in kaai om te begripen hoe't dat wurket. De wichtichste nadeel fan it Standert Model is dat it kin net goed foar it effekt fan dregens - sa'n model koe wurde as de Grutte in mienskiplike teory - en guon tinke dat de dieltsjes en de Higgs fjild kin wêze de brêge dy't fysika sa wanhopig besocht te finen.

It bestean fan it Higgs boson befêstige wurdt, mar foar't syn folsleine ynsjoch is noch hiel fier fuort. Wjerlein as takomstige eksperiminten supersymmetry en it idee fan syn útwreiding oan de tige tsjustere saak? Of se sille befêstigjen alles oan 'e lytste detail, de foarsizzings fan de standert model fan' e eigenskippen fan 'e Higgs boson mei dit gebiet fan ûndersyk wurdt dien fuort mei foar altyd?