欧洲核子研究中心发现了希格斯玻色子叙事(引力和希格斯玻色子)
希格斯玻色子(上帝粒子”的希格斯玻色子)
上帝粒子真正的专业术语是希格斯玻色子。对于物理学家来说,这是一种不必要的夸张。彼得•希格斯(PeterHiggs)它因对亚原子粒子质量的研究而获得了诺贝尔奖——,亚原子粒子质量被称为“物理学最基本的粒子”无论上帝粒子与否,这一发现都是开创性的,也许是我们短暂历史中最重要的发现之一。
2012年7月,世界被彻底的混乱所搅动,一种胜利与喜悦的混乱。物理学家终于解开了困扰他们40年的谜团。当大家热情握手时,一位老人哭了起来。这个人就是彼得•希格斯(PeterHiggs)最后发现他对新基本粒子的预测是正确的,是对物理标准模型中基本粒子族的必要补充。
说明:神粒子的报纸
希格斯玻色子的发现特别令人兴奋,因为它被吹捧为上帝粒子。但是为什么它有这么一个耸人听闻的绰号呢?
自然之力
如果说社交媒体教会了我们什么,那就是在一种文化中,思想以几个数量级的速度传播,误解也是如此。没有语境,即使是喜剧也会变成悲剧。上帝粒子的发现最终证明上帝真的存在吗?
如果你对物理学家说“上帝粒子”首先,如果他或她做鬼脸反驳你,不要感到惊讶。令物理学家懊恼的是,这个术语现在与粒子纠缠在一起。对于物理学家来说,这是一种不必要的夸张。彼得希格斯称它为“物理学最基本的粒子”但是为什么我们如此渴望找到它呢?
标准模型中的基本粒子可以分为费米子和玻色子。费米子是构成物质的粒子,而玻色子是在物质之间传递力的粒子。20世纪50年代末,人们证明了物质和辐射都是颗粒状和波动性的。这就是现今的波粒二象性。因此,每个粒子都与该粒子相关“携带”的相应场或扰动相关联。
图解:标准模型
例如,我们知道两个磁体之间的斥力和引力是电磁相互作用,但你不知道的是,磁场是由光子携带的。虽然我们可以通过磁铁的运动来探测磁场,但是携带磁场的粒子却不能。这是因为力粒子或玻色子是不可见的“虚的”
这个模型描述了四种基本自然力中的三种。根据强度,它们可以分为:由胶子携带的原子核的强度;最常见的电磁力是由电子携带的;以及弱力,存在于衰变和核反应中,由W粒子和Z粒子携带。
一种被称为Grapton的假想粒子被认为携带了第四种基本重力,但每一次将它纳入模型并完成谜题的尝试都失败了。对于物理学家来说,未能在一个模型中包含所有的相互作用力一直是他们沮丧的根源。
图解:美国国家科学基金会的LIGO探测到了引力波引力子可能是携带引力波的玻色子吗?
追求对称
物理学家渴望确定性他们渴望预测一些事情,见证一些事情。标准模型允许我们描述千分之一原子核大小的粒子的行为,但我们仍然不满意。
这些力量之间有明显的不对称。电磁作用的范围是无限的,但弱力的范围是有限的。物理学家认为存在一种对称性,一种比四种基本力更基本的力。他们认为这四种基本力量是从河流中分离出来的三角洲流。所有不同的力都是力的一种表现形式,是大爆炸后的第一种力。
虽然引力目前是不可能的,但是我们希望达到对称,或者把剩下的三种力合并成一种力,我们称之为统一和一种力(GUF)但是这种对称性只有在巨大的能量或者大统一能量中才能看到,——大爆炸后的能量占主导地位。例如,为了探测GUF,我们需要一个太阳系大小的粒子加速器!他们希望未来几年开发的粒子加速器能够强大到足以探测到它。
图解:三角洲河流,自然力
弱力不像电磁力那样漫游的原因是,与光子不同,弱力粒子质量大;他们很累,因为他们的素质让他们陷入困境。20世纪60年代,史蒂芬温伯格成功地将这两种理论与最佳网络相结合,提出了弱电理论。他首次成功预测了W粒子和Z粒子,并计算了它们的质量。16年后,欧洲核子研究中心成功探测到它们,发现它们的质量大约是质子的100倍,这与温伯格最初的预测相差不远。
这一发现具有历史意义,但我们的工作尚未完成。只有当人们能够解释是什么导致了不对称,是什么导致了力粒子的质量时,才能发展出一个完整的电弱理论框架。
希格斯玻色子——神粒子
彼得希格斯提出了基本力场的新假设,这种相互作用会给弱场粒子注入质量。无处不在的力场最终被称为希格斯场,与之相关的粒子被称为希格斯玻色子。希格斯认为,W和Z粒子会干扰场并产生其质量,而光子会不加选择地快速通过,不会产生任何质量
图解:光速-它是光宇宙中最快的东西,因为它没有质量。
出乎所有人意料的是,人们意识到希格斯场不仅负责力粒子的质量,还负责物质粒子的质量。虽然物质的机制会打乱希格斯场的差异,但言下之意是,如果没有希格斯场,就不会有质量,没有质量,而质子也不会抵抗运动,停止巴克斯特网,聚集而形成,而是会以光速呼啸着穿过空间。没有它,我们就不会存在。所以,是的,它的发现非常重要。
然而,没有证据,这个理论只是推测。众所周知,希格斯玻色子是难以捉摸的;探测希格斯场所需的能量远远超过了当今主流加速器所能提供的能量。此外,更大的能源带来更大的风险和成本。不能保证更大的加速器会探测到它。如果所有的努力、高昂的成本和无法挽回的时间化为乌有?
二十年后,物理学家仍然对此一无所知。1993年,美国物理学家利昂莱德曼(LeonLederman)和迪克特莱西(DickTeresi)撰写了《上帝粒子》(大粒子)书:如果宇宙是答案,那么问题是什么?有趣的是,原标题应该是“戈德曼粒子”这反映了物理学家近20年来一直找不到它的极度沮丧。然而,出版商不同意,作者将其简化为“上帝”结果呢?一个令人震惊的名字!就像一个寄生虫,像一个有良心的寄生虫,似乎不会很快离开。
图解:大型强子对撞机(LHC)的周长是2.57公里(约为2575米),使其成为有史以来最强大的粒子加速器。
错误的解释被曲解,阴谋随之而来。当大型强子对撞机(LHC)2005年开始发展时,各种让人摸不着头脑的剧情开始出现。有人认为物理学家打开了地狱之门!
物理学家通过研究高速粒子碰撞中的散射碎片,发现了新的更小的基本粒子。这类似于通过研究从建筑物顶部扔出的碎片来研究电视机的内部结构。2012年,——大型强子对撞机,人类建造的最强大的粒子加速器(LHC)以接近光速的速度碰撞质子,最终在它们的内脏中找到了寻找已久的希格斯玻色子。
图解:发现希格斯玻色子碎片的计算机模拟。
希格斯场的发现只是一个开始。我们推测,该领域的许多“版本”最终,不仅对称性将被建立,而且所谓的超对称性——,一个扩展的标准模型,有望填补仍然存在的空白。这也将包括任何构成暗物质的东西,目前这个领域似乎比希格斯场更难以捉摸。
无论上帝粒子与否,这一发现都是开创性的,也许是我们短暂历史中最重要的发现之一。我们的祖先是从棍子开始的,但最重要的是好奇心,跟随潮湿的砾石,跟踪景点到溪流,在悬崖上攀登悬崖,然后到河流现在我们很难追溯到四条溪流。在这个时代,我们锻造了工具,正如亚瑟克拉克所说,这些工具“与魔法无异”很快,我们将沿着小溪来到河边,把棍子固定在河边的地上,开始我们史诗般的朝圣之旅。然后,我们可以停止疑惑“如何”,而开始思考“为什么”
参考资料
1.维基百科全书
2.天文学名词
3.sciabc-sunny
相关内容如有侵权,请在30天内联系作者删除
复制也需要授权,要注意保持完整性,注明出处