Για ποιο πράγμα συνεχίζουμε να ακούμε - το Higgs Boson και γιατί είναι σημαντικό;
Λέγεται ότι ο καλύτερος τρόπος για να μάθετε είναι να διδάξετε. Και αν το κάνω σωστά, ίσως, ίσως ίσως, θα το καταλάβω λίγο καλύτερα μέχρι το τέλος του επεισοδίου.
Θα ήθελα να είμαι ξεκάθαρος ότι αυτό το βίντεο προορίζεται για το άτομο του οποίου τα μάτια βλέπουν κάθε φορά που ακούτε τον όρο Higgs boson. Ξέρετε ότι είναι κάποιο είδος σωματιδίων, βραβείο Νόμπελ, μάζα, μπλα μπλα. Αλλά δεν καταλαβαίνετε πραγματικά τι είναι και γιατί είναι σημαντικό.
Αρχικά, ας ξεκινήσουμε με το τυπικό μοντέλο. Αυτοί είναι ουσιαστικά οι νόμοι της σωματιδιακής φυσικής, καθώς οι επιστήμονες τους καταλαβαίνουν. Εξηγούν όλο το θέμα και τις δυνάμεις που βλέπουμε γύρω μας. Λοιπόν, το μεγαλύτερο μέρος του θέματος, υπάρχουν μερικά μεγάλα μυστήρια, τα οποία θα συζητήσουμε καθώς μπαίνουμε βαθύτερα σε αυτό.
Αλλά το σημαντικό πράγμα που πρέπει να καταλάβετε είναι ότι υπάρχουν δύο μεγάλες κατηγορίες: τα φερμιόνια και τα μποζόνια.
Τα φερμιόνια είναι ύλη. Υπάρχουν τα πρωτόνια και τα νετρόνια που αποτελούνται από κουάρκ, και υπάρχουν τα λεπτόνια, τα οποία είναι αδιαίρετα, όπως τα ηλεκτρόνια και τα νετρίνα. Μέχρι τώρα; Όλα όσα μπορείτε να αγγίξετε είναι αυτά τα fermions.
Τα μποζόνια είναι τα σωματίδια που επικοινωνούν τις δυνάμεις του Σύμπαντος. Αυτό που πιθανότατα γνωρίζετε είναι το φωτόνιο, το οποίο επικοινωνεί την ηλεκτρομαγνητική δύναμη. Στη συνέχεια, υπάρχει το γλουόν, που επικοινωνεί την ισχυρή πυρηνική δύναμη και τα μποζόνια W και Z που επικοινωνούν την αδύναμη πυρηνική δύναμη.
Μυστήριο αριθμός 1, βαρύτητα. Αν και είναι μια από τις θεμελιώδεις δυνάμεις του Σύμπαντος, κανείς δεν έχει ανακαλύψει ένα σωματίδιο μποζόνιο που να επικοινωνεί αυτή τη δύναμη. Έτσι, εάν ψάχνετε για ένα βραβείο Νόμπελ, βρείτε ένα μποζόνιο βαρύτητας και είναι δικό σας. Αποδείξτε ότι η βαρύτητα δεν έχει μποζόνιο και μπορείτε επίσης να λάβετε ένα βραβείο Νόμπελ. Σε κάθε περίπτωση, υπάρχει ένα βραβείο Νόμπελ για εσάς.
Και πάλι, αυτό είναι το πρότυπο μοντέλο και περιγράφει με ακρίβεια τους νόμους της φύσης καθώς τους βλέπουμε γύρω μας.
Ένα από τα μεγαλύτερα άλυτα μυστήρια στη φυσική ήταν η έννοια της μάζας. Γιατί τίποτα έχει καθόλου μάζα ή αδράνεια; Γιατί ο αριθμός των φυσικών «αντικειμένων» σε ένα αντικείμενο καθορίζει πόσο εύκολο είναι να κινηθείς ή πόσο δύσκολο είναι να το σταματήσει;
Στη δεκαετία του 1960, ο φυσικός Peter Higgs προέβλεψε ότι πρέπει να υπάρχει κάποιο είδος πεδίου που διαπερνά όλο το χώρο και αλληλεπιδρά με την ύλη, σαν ψάρια που κολυμπούν στο νερό. Όσο μεγαλύτερη μάζα έχει ένα αντικείμενο, τόσο περισσότερο αλληλεπιδρά με αυτό το πεδίο Higgs.
Και όπως και οι άλλες θεμελιώδεις δυνάμεις του Σύμπαντος, το πεδίο Higgs θα πρέπει να έχει ένα αντίστοιχο μποζόν για να επικοινωνήσει τη δύναμη - αυτό είναι το μποζόν του Higgs.
Το ίδιο το πεδίο δεν είναι ανιχνεύσιμο, αλλά αν μπορούσατε κάπως να εντοπίσετε τα αντίστοιχα σωματίδια Higgs, θα μπορούσατε να υποθέσετε την ύπαρξη του πεδίου.
Και εδώ μπαίνει το Large Hadron Collider. Η δουλειά ενός επιταχυντή σωματιδίων είναι να μετατρέψει την ενέργεια σε ύλη, μέσω του τύπου e = mc2. Επιταχύνοντας σωματίδια - όπως πρωτόνια - σε τεράστιες ταχύτητες, τους δίνουν μια τεράστια ποσότητα κινητικής ενέργειας. Στην πραγματικότητα, στην τρέχουσα διαμόρφωσή του, ο LHC μετακινεί τα πρωτόνια στα 0,999999991c, που είναι περίπου 10 km / h πιο αργά από την ταχύτητα του φωτός.
Όταν οι δέσμες σωματιδίων που κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις συντρίβονται μαζί, συγκεντρώνει μια τεράστια ποσότητα ενέργειας σε έναν μικρό όγκο χώρου. Αυτή η ενέργεια χρειάζεται κάπου για να πάει, ώστε να παγώσει ως ύλη (ευχαριστώ Einstein). Όσο περισσότερη ενέργεια μπορείτε να συγκρούσετε, τόσο πιο τεράστια σωματίδια μπορείτε να δημιουργήσετε.
Και έτσι, το 2013, το LHC επέτρεψε στους φυσικούς να μπορούν τελικά να επιβεβαιώσουν την παρουσία του Higgs Boson συντονίζοντας την ενέργεια των συγκρούσεων στο ακριβώς σωστό επίπεδο και, στη συνέχεια, ανιχνεύοντας τον καταρράκτη σωματιδίων που συμβαίνουν όταν αποσυντίθεται το Higgs bosons.
Επειδή ανιχνεύονται τα σωστά σωματίδια, μπορείτε να υποθέσετε την παρουσία του μποζονίου Higgs, και εξαιτίας αυτού, μπορείτε να υποθέσετε την παρουσία του πεδίου Higgs. Νόμπελ βραβεία για όλους.
Είπα ότι απομένουν μερικά μυστήρια. η βαρύτητα ήταν μία, φυσικά, αλλά υπάρχουν μερικά ακόμη. Η αλήθεια είναι ότι οι φυσικοί γνωρίζουν τώρα ότι το θέμα που περιέγραψα είναι πραγματικά μόνο ένα κλάσμα ολόκληρου του Σύμπαντος. Οι κοσμολόγοι εκτιμούν ότι μόλις το 4% του Σύμπαντος είναι το φυσιολογικό βαρυονικό θέμα με το οποίο γνωρίζουμε.
Ένα άλλο 23% είναι σκοτεινή ύλη και ένα άλλο 73% είναι σκοτεινή ενέργεια. Υπάρχουν ακόμα πολλά μυστήρια για να διατηρήσουν τους φυσικούς απασχολημένους για χρόνια.
Και έτσι, το 2013, ο Μεγάλος Αδρονικός Συγκολλητής επιτέθηκε τελικά το σωματίδιο που οι φυσικοί είχαν προβλέψει για 50 χρόνια. Το τελευταίο κομμάτι του Standard Model αποδείχθηκε τελικά ότι υπάρχει και είμαστε πιο κοντά στην κατανόηση του 4% του σύμπαντος. Το άλλο 96% (ω, και η βαρύτητα), είναι ακόμα ένα απόλυτο μυστήριο.
Οι φυσικοί αυξάνουν το LHC σε υψηλότερα και υψηλότερα επίπεδα ενέργειας, για να αναζητήσουν άλλα σωματίδια, να κατανοήσουν τη σκοτεινή ύλη και να δουν αν μπορούν να δημιουργήσουν μικροσκοπικές μαύρες τρύπες. Αυτό το ισχυρό όργανο έχει πολύ περισσότερη επιστήμη για να αποκαλύψει, οπότε μείνετε συντονισμένοι.
Με λίγα λόγια, αυτό είναι το Higgs Boson. Επιτρέψτε μου να ξέρω αν υπάρχουν άλλες έννοιες στη σωματιδιακή φυσική για τις οποίες θέλετε να μιλήσετε. Βάλτε τις ιδέες σας στα παρακάτω σχόλια.
Podcast (ήχος): Λήψη (Διάρκεια: 6:17 - 5,8MB)
Εγγραφείτε: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (βίντεο): Λήψη (Διάρκεια: 6:40 - 78.9MB)
Εγγραφείτε: Apple Podcasts | Android | RSS
