Hvad er Higgs boson egentlig?

Partikelfysik har normalt svært ved at konkurrere med politik og sladder om berømtheder om overskrifter, men Higgs -bosonen har vakt en vis opmærksomhed. Det er præcis, hvad der skete den 4. juli, 2012, selvom, da forskere ved CERN annoncerede, at de havde fundet en partikel, der opførte sig som de forventer, at Higgs -bosonen ville opføre sig. Måske den berømte bosons store og kontroversielle kaldenavn, "Gudpartiklen, "har holdt medierne summende. Så igen, den spændende mulighed for, at Higgs -bosonen er ansvarlig for al massen i universet, fanger snarere fantasien, også. Eller måske er vi simpelthen begejstrede for at lære mere om vores verden, og vi ved, at hvis Higgs -bosonen eksisterer, vi afslører mysteriet lidt mere.

For virkelig at forstå, hvad Higgs -bosonen er, imidlertid, vi er nødt til at undersøge en af ​​de mest fremtrædende teorier, der beskriver, hvordan kosmos fungerer:the standard model . Modellen kommer til os ved hjælp af partikelfysik , et felt fyldt med fysikere dedikeret til at reducere vores komplicerede univers til dets mest basale byggesten. Det er en udfordring, vi har tacklet i århundreder, og vi har gjort store fremskridt. Først opdagede vi atomer, derefter protoner, neutroner og elektroner, og endelig kvarker og leptoner (mere om dem senere). Men universet indeholder ikke kun stof; den indeholder også kræfter, der virker på den sag. Standardmodellen har givet os mere indsigt i typer af materie og kræfter end måske nogen anden teori, vi har.

Her er kernen i standardmodellen, som blev udviklet i begyndelsen af ​​1970’erne:Hele vores univers består af 12 forskellige stofpartikler og fire kræfter [kilde:European Organization for Nuclear Research]. Blandt de 12 partikler, du støder på seks kvarker og seks leptoner. Kvarker danner protoner og neutroner, mens medlemmer af lepton familien omfatter elektronen og elektronen neutrino , dets neutralt ladede modstykke. Forskere mener, at leptoner og kvarker er udelelige; at du ikke kan bryde dem fra hinanden til mindre partikler. Sammen med alle de partikler, standardmodellen anerkender også fire kræfter:tyngdekraften, elektromagnetisk, stærk og svag.

Som teorier går, standardmodellen har været meget effektiv, bortset fra dens manglende pasning i tyngdekraften. Bevæbnet med det, fysikere har forudsagt eksistensen af ​​visse partikler år før de blev verificeret empirisk. Desværre, modellen mangler stadig et andet stykke - Higgs boson. Hvad er det, og hvorfor er det nødvendigt, at universet, som standardmodellen beskriver, fungerer? Lad os finde ud af det.

Higgs Boson:Den sidste brik i puslespillet

Det viser sig, videnskabsfolk tror, ​​at hver af de fire grundlæggende kræfter har en tilsvarende bærerpartikel, eller boson , der virker på sagen. Det er et svært koncept at forstå. Vi har en tendens til at betragte kræfter som mystiske, æteriske ting, der grænser op til grænsen mellem eksistens og intethed, men i virkeligheden, de er lige så virkelige som selve stoffet.

Nogle fysikere har beskrevet bosoner som vægte forankret af mystiske gummibånd til stofpartiklerne, der genererer dem. Ved hjælp af denne analogi, vi kan tænke på partiklerne, der konstant snapper tilbage fra eksistensen på et øjeblik og alligevel er lige i stand til at blive viklet ind med andre gummibånd, der er fastgjort til andre bosoner (og overfører kraft i processen).

Forskere tror, ​​at hver af de fire grundlæggende har sine egne specifikke bosoner. Elektromagnetiske felter, for eksempel, afhænger af foton for at transportere elektromagnetisk kraft til stof. Fysikere tror, ​​at Higgs -bosonen måske har en lignende funktion - men overfører selv masse.

Kan sagen ikke i sagens natur have masse, uden at Higgs -bosonen forvirrer ting? Ikke efter standardmodellen. Men fysikere har fundet en løsning. Hvad hvis alle partikler ikke har nogen iboende masse, men i stedet få masse ved at passere gennem et felt? Dette felt, kendt som en Higgs -feltet , kan påvirke forskellige partikler på forskellige måder. Fotoner kan glide igennem upåvirket, mens W og Z bosoner ville gå i stå med masse. Faktisk, forudsat at Higgs -bosonen eksisterer, alt, hvad der har masse, får det ved at interagere med det almægtige Higgs-felt, som optager hele universet. Ligesom de andre felter, der er omfattet af standardmodellen, Higgs ville man have brug for en bærerpartikel for at påvirke andre partikler, og den partikel er kendt som Higgs boson.

Den 4. juli, 2012, forskere, der arbejder med Large Hadron Collider (LHC), annoncerede deres opdagelse af en partikel, der opfører sig som Higgs -bosonen skulle opføre sig. Resultaterne, mens den udgives med en høj grad af sikkerhed, er stadig noget foreløbige. Nogle forskere kalder partiklen "Higgslike", indtil resultaterne - og dataene - kan klare mere kontrol. Uanset, dette fund kunne indlede en periode med hurtig opdagelse om vores univers.

Masser mere information

relaterede artikler

• Sådan fungerer Atom Smashers
• Sådan fungerer Large Hadron Collider
• Sådan fungerer atomerne
• Hvad er relativitet?
• Findes Higgs -bosonen?
• Har en surfer opdaget teorien om alting?

Flere store links

• Partikeleventyret:Grundlaget for materie og kraft
• Garret Lisi om sin teori om alt - TED

Kilder

• Collider Detector på Fermilab. "Søg efter standardmodellen Higgs Boson på CDF." (13. januar, 2012) http://www-cdf.fnal.gov/PES/higgs_pes/higgs_plain_english.html
• European Organization for Nuclear Research. "Savner Higgs." 2008. http://user.web.cern.ch/public/en/Science/Higgs-en.html
• European Organization for Nuclear Research. "Opskrift på et univers." 2008. (13. januar, 2012) http://user.web.cern.ch/public/en/Science/Recipe-en.html
• European Organization for Nuclear Research. "Standardpakken." 2008. (13. januar, 2012) http://user.web.cern.ch/public/en/Science/StandardModel-da.html
• Exploratorium.edu. "Origins:CERN:Higgs Boson Particle." 2000. (13. januar, 2012) http://www.exploratorium.edu/origins/cern/ideas/higgs.html
• Gardner, Laura. "Fysikere siger, at de er nær episke Higgs boson -opdagelse." Brandeis Universitet. 13. december kl. 2011. (13. januar, 2012) http://www.brandeis.edu/now/2011/december/particle.html
• Grossman, Lisa. "LHC ser antydning af letvægts Higgs boson." 13. december kl. 2011. (13. januar, 2012) http://www.newscientist.com/article/dn21279-lhc-sees-hint-of-lightweight-higgs-boson.html
• Krauss, Lawrence. "Hvad er Higgs boson, og hvorfor gør det noget?" 13. december kl. 2011. (13. januar, 2012) http://www.newscientist.com/article/dn21277-what-is-the-higgs-boson-and-why-does-it-matter.html?full=true
• Nave, R. "The Higgs Boson." Georgia State University. (13. januar, 2012) http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/forces/higgs.html
• Quigg, Chris. "Partikelfysik:Hvad er Higgs -bosonen egentlig? Hvorfor er fysikere så sikre på, at det virkelig eksisterer?" Fermi National Accelerator Laboratory. (13. januar, 2012) http://lutece.fnal.gov/Drafts/Higgs.html
• Rincon, Paul. "'Big Bang' -eksperimentet starter godt.'" BBC. 10. september, 2008. (13. januar, 2012) http://news.bbc.co.uk/2/hi/7604293.stm
• Rincon, Paul. "LHC:Higgs boson 'kan have været glimt'." BBC. 13. december kl. 2011. (13. januar, 2012) http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-16158374
• Prøve, Ian og James Randerson. "Hvad er Higgs boson?" Værgen. 13. december kl. 2011. (13. januar, 2012) http://www.guardian.co.uk/science/2011/dec/13/higgs-boson-lhc-explained