Odkrycie pola Higgsa za cząstką Boga

Pole Higgsa to teoretyczne pole energii, które przenika wszechświat, zgodnie z teorią wysuniętą w 1964 r. Przez szkockiego fizyka teoretycznego Petera Higgsa. Higgs zasugerował pole jako możliwe wyjaśnienie, jak powstały podstawowe cząstki wszechświata masa, ponieważ w latach 60. standardowy model fizyki kwantowej nie był w stanie wyjaśnić przyczyny samej masy. Zaproponował, aby to pole istniało w całej przestrzeni i aby cząsteczki zyskały swoją masę poprzez interakcję z nim.

Chociaż początkowo nie było eksperymentalnego potwierdzenia dla teorii, z czasem się okazało jako jedyne wytłumaczenie dla masy, która była powszechnie uważana za spójną z resztą normy Model. Choć wydawało się to dziwne, mechanizm Higgsa (jak czasem nazywano pole Higgsa) był ogólnie akceptowany przez fizyków, podobnie jak reszta Modelu Standardowego.

Jedną z konsekwencji tej teorii było to, że pole Higgsa może manifestować się jako cząsteczka, podobnie jak inne pola fizyki kwantowej jako cząstki. Ta cząsteczka nazywa się bozonem Higgsa. Wykrywanie bozonu Higgsa stało się głównym celem fizyki eksperymentalnej, ale problem polega na tym, że teoria nie przewidywała masy bozonu Higgsa. Jeśli spowodowałeś zderzenia cząstek w akceleratorze cząstek z wystarczającą ilością energii, bozon Higgsa powinien się zamanifestować, ale nie znając masy, której szukali, fizycy nie byli pewni, ile energii będzie potrzebować kolizje.

Jedną z głównych nadziei było to, że Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) będzie miał wystarczającą energię do wytworzenia Higgsa bozony eksperymentalnie, ponieważ były silniejsze niż jakiekolwiek inne akceleratory cząstek, które były wcześniej budowane. 4 lipca 2012 r. Fizycy z LHC ogłosili, że znaleźli wyniki eksperymentów zgodne z bozonem Higgsa, chociaż potrzebne są dalsze obserwacje, aby to potwierdzić i ustalić różne właściwości fizyczne Higgsa bozon Dowody na to wzrosły, do tego stopnia, że ​​Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 2013 r. Przyznano Peterowi Higgsowi i Francoisowi Englertowi. Gdy fizycy określają właściwości bozonu Higgsa, pomoże im to w pełniejszym zrozumieniu fizycznych właściwości samego pola Higgsa.

Jednym z najlepszych wyjaśnień w dziedzinie Higgsa jest Brian Greene, zaprezentowany w odcinku PBS z 9 lipca Charlie Rose Show, kiedy pojawił się w programie z fizykiem eksperymentalnym Michaelem Tuftsem, aby omówić zapowiedziane odkrycie bozonu Higgsa:

Masa to opór, jaki obiekt oferuje na zmianę prędkości. Bierzesz baseball. Kiedy rzucasz, twoje ramię odczuwa opór. Strzelanina, czujesz ten opór. Taki sam sposób dla cząstek. Skąd bierze się opór? Przedstawiono teorię, że być może przestrzeń wypełniona jest niewidzialnym „materiałem”, niewidzialnym „rzeczy” podobne do melasy, a kiedy cząstki próbują przejść przez melasę, odczuwają opór, a lepkość. To właśnie z tej lepkości pochodzi ich masa... To tworzy masę ...

... to nieuchwytna niewidzialna rzecz. Nie widzisz tego. Musisz znaleźć sposób, aby uzyskać do niego dostęp. A propozycja, która teraz wydaje się przynosić owoce, polega na uderzeniu w siebie protonami, innymi cząsteczkami, z bardzo, bardzo dużymi prędkościami, co dzieje się w Wielkim Zderzaczu Hadronów... trzaskujesz cząstkami ze sobą z bardzo dużą prędkością, czasami możesz podskakiwać melasę, a czasem strzepać drobinkę melasy, która byłaby cząsteczką Higgsa. Więc ludzie szukali tej drobinki cząsteczki, a teraz wygląda na to, że została znaleziona.

Jeśli wyniki z LHC zmienią się, wówczas, gdy określimy naturę pola Higgsa, otrzymamy pełniejszy obraz tego, jak fizyka kwantowa przejawia się w naszym wszechświecie. W szczególności uzyskamy lepsze zrozumienie masy, co z kolei może dać nam lepsze zrozumienie grawitacji. Obecnie standardowy model fizyki kwantowej nie uwzględnia grawitacji (choć w pełni wyjaśnia drugą)podstawowe siły fizyki). Te wskazówki eksperymentalne mogą pomóc fizykom teoretycznym rozwinąć teorię grawitacja kwantowa dotyczy to naszego wszechświata.

Może nawet pomóc fizykom zrozumieć tajemniczą materię w naszym wszechświecie, zwaną ciemną materią, której nie można zaobserwować inaczej niż pod wpływem grawitacji. Lub, potencjalnie, lepsze zrozumienie pola Higgsa może zapewnić pewien wgląd w odpychającą grawitację wykazaną przez ciemna energia wydaje się, że przenika nasz obserwowalny wszechświat.