10. rocznica odkrycia bozonu Higgsa: Czego nauczyliśmy się z „Boskiej cząstki”?

Wielu Amerykanów będzie obchodzić dziś urodziny tego kraju, ale fizycy i maniacy nauki będą świętować również 10. rocznicę odkrycia bozonu Higgsa – znanego również jako „boska cząstka” – 4 lipca.

Być może nie znasz fizyka Petera Higgsa, który jako pierwszy przewidział istnienie nowej cząstki w latach 60. XX wieku i postawił hipotezę, że otacza nas ocean informacji kwantowych znany jako pole Higgsa, ale jego nagrodzone nagrodą Nobla odkrycie czyni wszystko inne. zdarzyć. W naszym świecie jest to możliwe.

Istnienie bozonu Higgsa jest jednym z powodów, dla których wszystko, co widzimy, w tym nas samych, wszystkie planety i gwiazdy, ma masę i istnieje – dlatego nazwano go „boską cząsteczką”.

Cząstka, którą Higgs i jego fizycy postulowali w 1964 roku, mogła zyskać masę jedynie poprzez interakcję z polem przenikającym cały wszechświat. Oznacza to, że gdyby pole nie było obecne, cząstki unosiłyby się swobodnie i poruszały się z prędkością światła.

Przewiń w dół, aby zobaczyć wideo

Odkrycie bozonu Higgsa w lipcu 2012 roku stanowi podstawę istnienia wszystkich cząstek elementarnych w naszym wszechświecie. Powyższy obraz jest wizualizacją zdarzenia zarejestrowanego w detektorze CMS w Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN. Pokazuje właściwości oczekiwane po rozpadzie bozonu Higgsa SM na parę fotonów

W przeciwieństwie do wielu innych godnych uwagi odkryć, bozonu Higgsa po prostu nie można znaleźć w tradycyjnym sensie – trzeba go stworzyć. Po utworzeniu dowodów jego rozpadu szuka się w danych zebranych w Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN.

Naukowcy wiedzieli, że znaleźli na to dowody w największym na świecie akceleratorze cząstek — gdzie protony zderzają się z prędkością światła w ogromnym, 27-kilometrowym tunelu przypominającym tor wyścigowy, 300 stóp pod ziemią na granicy Francji i Szwajcarii. jego upadek w 2012 roku.

Wiele technologii – w opiece zdrowotnej, przemyśle i informatyce – zostało opracowanych w ciągu dekady, odkąd po raz pierwszy zaobserwowano Bozon Higgsa.

Od czasu jego odkrycia 4 lipca 2012 r. fizycy analizują, w jaki sposób bozon Higgsa oddziałuje z innymi cząstkami, aby sprawdzić, czy jest on zgodny z tzw. Modelem Standardowym fizyki.

Istnienie bozonu Higgsa, cząstki subatomowej reprezentującej cząstkę nośną pola Higgsa, zostało po raz pierwszy zaproponowane przez brytyjskiego fizyka Petera Higgsa w 1964 roku. Na zdjęciu Higgs, który otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za zaproponowanie istnienia bozonu Higgsa , w CERN w lipcu 2012 r.

Model Standardowy to teoria heurystyczna, która wyjaśnia trzy z czterech głównych sił wszechświata – elektromagnetyzm, siłę słabą i siłę silną – ale wyklucza grawitację.

Istnieją inne aspekty naszego wszechświata, takie jak ciemna materia i ciemna energia, które nie zostały jeszcze wyjaśnione przez Model Standardowy.

Naukowcy badali, w jaki sposób bozon Higgsa oddziałuje z innymi cząstkami i co może wytworzyć tak zwane „sprzężenie” – udało się to osiągnąć, przeprowadzając liczne eksperymenty i analizując wiele danych.

Do 2018 roku naukowcy ustalili, że 58% bozonów Higgsa rozpada się na kwarki b, znane również jako kwarki piękne lub dolne.

Chociaż CERN był w centrum działań, jeśli chodzi o bozon Higgsa, niewiele osób zdaje sobie sprawę, że w pewnym momencie Stany Zjednoczone byłyby domem dla największego na świecie akceleratora cząstek – zwanego Tevatronem.

Planowany w latach 80. XX wieku dla miejsca głęboko pod Waxahachie w Teksasie, akcelerator cząstek miałby długość 87 kilometrów i byłby zdolny do zderzenia ze sobą protonów przy wyższych poziomach energii niż jest to obecnie możliwe w CERN.

Jednak połączenie biurokratycznego niepokoju z kosztami projektu i niepokoju zarówno wśród uczonych, jak i ludzi religijnych z powodu wyrażenia „boska cząstka” doprowadziło do anulowania projektu w 1993 roku.

CERN, założona 29 września 1954 roku, jest centralnym punktem społeczności 10 000 naukowców z całego świata, a także kolebką sieci WWW. Ma 23 państwa członkowskie, ale Stany Zjednoczone mają tylko status obserwatora w CERN – co oznacza, że ​​nie są częścią zarządu CERN, który podejmuje ważne decyzje dotyczące jego bandery.

W 2012 roku nagrodę zdobyli Higgs i jego współpracownik Francois Englert Nagroda Nobla Za „teoretyczne odkrycie mechanizmu, który przyczynia się do naszego zrozumienia pochodzenia masy cząstek subatomowych”.

W CERN naukowcy wciąż mają nadzieję odpowiedzieć w nadchodzących latach i dekadach na wiele pytań.

Co bozon Higgsa może nam powiedzieć o wczesnych chwilach naszego wszechświata?

Czy ciemną materię i ciemną materię, które stanowią odpowiednio 68 i 27 procent wszechświata, można znaleźć w wyniku interakcji z bozonem Higgsa?

Czy możliwe jest otwarcie mikroskopijnych czarnych dziur i czy pewnego dnia zostanie przez nie przeciągnięta energia?

Czy możemy ujawnić więcej informacji na temat kwarków b lub pięknych i jakie jest ich znaczenie dla osobliwości?

Czego możemy się dowiedzieć o teorii M, która zakłada, że ​​zamiast tylko trzech wymiarów przestrzeni i czasu, w rzeczywistości może istnieć przynajmniej 11 wymiarów składających się nie z cząstek, które znamy, ale z maleńkich łańcuchów wibracyjnych, które oddziałują ze sobą.

Premiera Run 3 dla Wielkiego Zderzacza Hadronów będzie transmitowana On żyje Na wszystkich kanałach mediów społecznościowych CERN od godziny 16:00 we wtorek, 5 lipca.

Najlepiej myśleć o polu Higgsa jako o polu energetycznym lub informacyjnym, które przenika wszystko wokół nas. Powyższy obrazek to widok techniczny tego pola wydany przez CERN

Fizyk Peter Higgs po raz pierwszy postawił hipotezę o istnieniu pola Higgsa i bozonu Higgsa w 1964 roku. Powyższy obrazek jest artykułem naukowym, w którym wykazał ten stan

CERN jest jedną z największych instytucji naukowych na świecie i jest domem dla ponad 2000 naukowców pracujących nad wieloma projektami fizycznymi. Powyższe zdjęcie przedstawia serię magnesów dipolowych LHC wewnątrz tunelu pod koniec drugiego długiego przestoju, kiedy obiekt w CERN był modernizowany na kilka lat, aby protony mogły zderzać się ze sobą przy znacznie wyższych zakresach energii, gdy 3 lipca uruchomienie

Przyszłe eksperymenty w CERN będą próbować rozwikłać tajemnice, takie jak ciemna materia i ciemna energia. Na powyższym zdjęciu seria magnesów dipolowych w tunelu w Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN