HVAD ER HIGGS BOSON?

Send

Hvad er det, vi fortsat hører om - Higgs Boson, og hvorfor er det vigtigt?

Det er blevet sagt, at den bedste måde at lære er at undervise på. Og hvis jeg gør det rigtigt, måske, bare måske, forstår jeg det lidt bedre i slutningen af episoden.

Jeg vil gerne være klar over, at denne video er til den person, hvis øjne glor over hver gang du hører udtrykket Higgs boson. Du ved, det er en slags partikel, Nobelpris, masse, bla bla. Men du får ikke rigtig, hvad det er, og hvorfor det er vigtigt.

Lad os først starte med standardmodellen. Disse er i det væsentlige love om partikelfysik, som forskere forstår dem. De forklarer alle de sager og kræfter, vi ser rundt omkring os. Nå, det meste af sagen er der et par store mysterier, som vi vil diskutere, når vi går dybere ind i dette.

Men den vigtige ting at forstå er, at der er to hovedkategorier: fermioner og bosoner.

Fermions er sag. Der er protoner og neutroner, der består af kvarker, og der er leptonerne, som er udelelige, som elektroner og neutrinoer. Med mig indtil videre? Alt hvad du kan røre ved er disse fermioner.

Bosonerne er partiklerne, der kommunikerer universets kræfter. Den, du sandsynligvis er fortrolig med, er fotonen, der kommunikerer den elektromagnetiske kraft. Så er der gluonen, der kommunikerer den stærke atomkraft og W- og Z-bosonerne, der kommunikerer den svage atomkraft.

Mystery nummer 1, tyngdekraft. Selvom det er en af de grundlæggende kræfter i universet, har ingen opdaget en bosonpartikel, der kommunikerer denne styrke. Så hvis du leder efter en Nobelpris, så find en gravity boson, og den er din. Bevis at tyngdekraften ikke har en boson, og du kan også få en Nobelpris. Uanset hvad, der er en Nobelpris i den for dig.

Igen er dette standardmodellen, og den beskriver nøjagtigt naturlovene, når vi ser dem omkring os.

Et af de største uløste mysterier i fysik var begrebet masse. Hvorfor har noget overhovedet masse eller inerti? Hvorfor definerer mængden af fysiske "ting" i et objekt, hvor let det er at komme i bevægelse, eller hvor svært det er at få det til at stoppe?

I 1960'erne forudsagde fysikeren Peter Higgs, at der må være en slags felt, der gennemsyrer al plads og interagerer med stof, som en fisk, der svømmer gennem vandet. Jo mere masse et objekt har, jo mere interagerer det med dette Higgs-felt.

Og ligesom de andre grundlæggende kræfter i universet, skulle Higgs-feltet have en tilsvarende boson til at kommunikere styrken - dette er Higgs-boson.

Selve feltet er ikke påviseligt, men hvis du på en eller anden måde kunne registrere de tilsvarende Higgs-partikler, kunne du antage, at der findes felt.

Og det er her Large Hadron Collider kommer ind. Jobbet med en partikelaccelerator er at konvertere energi til stof, via formlen e = mc2. Ved at accelerere partikler - som protoner - til enorme hastigheder giver de dem en enorm mængde kinetisk energi. Faktisk flytter LHC i sin nuværende konfiguration protoner til 0.999999991c, hvilket er ca. 10 km / t langsommere end lysets hastighed.

Når stråler af partikler, der bevæger sig i modsatte retninger, styrter sammen, koncentrerer den en enorm mængde energi i et lille rumfang. Denne energi har brug for et sted at gå, så den fryser ud som stof (tak Einstein). Jo mere energi du kan kollidere, jo mere massive partikler kan du skabe.

Og i 2013 tillader LHC fysikere endelig at kunne bekræfte tilstedeværelsen af Higgs Boson ved at indstille energien fra kollisionerne til nøjagtigt det rigtige niveau og derefter opdage kaskaden af partikler, der opstår, når Higgs bosoner forfalder.

Fordi de rigtige partikler registreres, kan du antage tilstedeværelsen af Higgs-boson, og på grund af dette kan du antage tilstedeværelsen af Higgs-feltet. Nobelpriser til alle.

Jeg sagde, at der var et par mysterier tilbage; tyngdekraften var selvfølgelig en, men der er et par flere. Virkeligheden er, at fysikere nu ved, at den sag, jeg beskrev, egentlig kun er en brøkdel af hele universet. Kosmologer vurderer, at kun 4% af universet er den normale baryoniske sag, som vi er bekendt med.

Yderligere 23% er mørkt stof, og yderligere 73% er mørk energi. Så der er stadig masser af mysterier at holde fysikere optaget i årevis.

Og i 2013 vendte Stor Hadron Collider endelig op den partikel, som fysikere havde forudsagt i 50 år. Det sidste stykke af standardmodellen blev endelig bevist at eksistere, og vi er tættere på at forstå, hvad 4% af universet er. De andre 96% (åh, og tyngdekraft) er stadig et totalt mysterium.

Fysikere krænker LHC op til højere og højere niveauer af energi, for at søge efter andre partikler, for at forstå mørkt stof og se, om de kan generere mikroskopiske sorte huller. Dette mægtige instrument har masser af mere videnskab at afsløre, så følg med.

Det er Higgs Boson i et nøddeskal. Lad mig vide, om der er andre begreber i partikelfysik, du gerne vil tale om. Giv dine ideer i kommentarerne herunder.