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个性网名-被称为“天主粒子”的希格斯玻色子,有什么奇特之处?

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天主粒子真实的专业名词叫希格斯玻色子。对物理学家来讲,这是不必要的夸大。彼得•希格斯(Peter Higgs)—因其在亚原子粒子质量方面的研讨而获得诺贝尔奖——将其称为“物理学最根本的粒子”。不论是不是天主粒子,这一发现都是开创性的,也许是咱们时刻短历史上最严重的发现之一。

2012年7月,国际被完全的紊乱所搅动——一种成功和欢欣的紊乱。物理学家们总算解开了一个困扰他们40年的疑团。当每个人都热心地握手时,一个白叟哭了起来。这个人便是彼得•希格斯(Peter Higgs)。终究发现他对新的根本粒子的猜测是正确的,该根本粒子是物理规范模型中根本粒子宗族的必要弥补。

图解 :天主粒子的报纸

希格斯玻色子的发现特别令人等待,由于它被吹捧为天主粒子。可是,为什么它有如此耸个性网名-被称为“天主粒子”的希格斯玻色子,有什么奇特之处?人听闻的外号呢?

天然之力

假如说交际媒体教会了咱们什么的话,那便是在一种文明中,思维以指数级的速度传达,误解也是如此。没有上下文,即使是喜剧也会变成悲惨剧。天主粒子的发现终究证明了天主的确存在吗?

假如您在与物理学家攀谈时说出“天主粒子”一词,假如他或她做鬼脸辩驳你,请不要感到惊奇。令物理学家懊丧的是,这个术语现在与粒子纠缠在了一同。对物理学家来说,这是一种不必要的夸大。彼得希格斯称它为“物理学最根本的粒子”。但咱们为什么如此火急地想要找到它呢?

规范模型中的根本粒子可分为费米子和玻色子。费米子是组成物质的粒子,而玻色子是传递物质间力的粒子。在20世纪50年代末,证明了物质和辐射都既具有粒子性又具有波动性。这便是如今的波粒二象性。因而,每个粒子都与粒子所“带着”的相应场或扰动相关联。

图解:规范模型

例如,咱们知道两个磁铁之间的斥力和引力是电磁彼此效果,可是你不知道的是该场是由光子带着的。尽管咱们可以用磁铁的运动来勘探磁场,可是带着磁场的粒子却不行以。这是由于力粒子或许玻色子是不行见的或许说是“虚的”

这个模型描绘了四种根本天然力中的三种。依据强度,它们可以分为:衔接原子核的强力,它是由胶子带着;电磁力,这是最常见的,它由电子带着;以及弱力,它存在于衰变和核反应中,由W 粒子和Z粒子带着。

一种被称为引力子的设想粒子被以为带着着第四种根本力引力,但每一次将其归入模型并完结谜题的测验都失利了。对物理学家来说,无法将一切彼此效果力包含在一个模型里一直是他们懊丧的本源。

图解:国家科学基金会的LIGO勘探到了引力波,引力子可能是带着引力波的玻色子吗?

寻求对称

物理学家巴望确定性,他们巴望可以猜测某件事,见证某件事。规范模型答应咱们描绘原子核巨细千分之一的粒子的行为,但咱们依然不满意。

这些个性网名-被称为“天主粒子”的希格斯玻色子,有什么奇特之处?力之间存在着显着的不对称性。电磁效果的规模是无限的,可是弱力的规模是有限的。物理学家们信任存在一种对称性,一种比四种根本力更根本的力。他们以为这四种根本力个性网名-被称为“天主粒子”的希格斯玻色子,有什么奇特之处?是从一条河流中分离出来的三角洲的溪水。一切不同的力都是一种力的体现,这是大爆炸后呈现的第一种力。

尽管引力现在是不行能的,但咱们期望完结对称,或许将剩余的三种力合并成一个力,咱们称之为大一致力(GUF)。但是,这种对称性只能在巨大的能量或大一致能量中看到——大爆炸后的能量占主导地位。例如,要勘探到GUF,咱们需求一个太阳系巨细的粒子加速器! 他们期望在随后几年里开展起来的粒子加速器可以强壮到足以勘探到它。

图解:三角洲河流,天然力

弱力不像电磁力那样充溢周游欲的原因是,与光子不同,弱力粒子质量大;他们厌倦是由于它们的质量让他们陷入困境。20世纪60年代,史蒂文温伯格成功地将这两种理论一致同来,并提出电弱理论。他第一次成功地预言了W粒子和Z粒子,并核算出了它们的质量。16年后,欧洲核子研讨中心成功地勘探到了它们 ,并发现它们的质量大概是质子质量的一百倍,这与温伯格开端的猜测相差不远。

子的发现是历史性的,但咱们的作业还没有完结。一个完好的电弱理论结构只要在人们可以解说是什么导致了不对称性,是什么导致了力粒子的质量时才干被开展出来。

希格斯玻色子——天主粒子

彼得希格斯提出了一种新的根本力场的假定,这种彼此效果将在弱场粒子中注入质量。无处不在的力场终究被称为希格斯场,与之相关的粒子被称为希格斯玻色子。希格斯以为,W和Z粒子会搅扰该场并发作其质量,而光子则会无差别地敏捷掠过,而不会发作任何质量

图解:光速-光是世界中速度最大的东西,由于它没有质量。

令一切人惊终会与你同行奇的是,人们意识到希格斯场不只担任力粒子的质量,还担任物质粒子的质量。尽管物质的机制会打乱希格斯场不同,言下之意是,假如没有希格斯场,就没有质量,没有质量,质子不会抵抗运动,中止,集合和构成的,而是经过空间以光的速度呼啸而过。没有它,咱们就不会存在。所以,是的,它的发现非常重要。

但是,没有依据,理论仅仅估测。希格斯玻色子是出了名的难以捉摸;勘探希格斯场需求的能量远远超过了如今干流的加速器所能供给的能量。此外,更大的动力带来更大的危险和本钱。不能确保更大的加速器会勘探到它。假如一切的尽力个性网名-被称为“天主粒子”的希格斯玻色子,有什么奇特之处?、昂扬的费用和不行拯救的时刻都变成了空想呢?

20年过去了,物理学家们依然一窍不通。1993年,美国物理学家利昂莱德曼(Leon Lederman)和迪克特莱西(Dick Teresi)撰写了《天主粒子》(The God Particle)一书:假如世界是答案,那么问题是什么?风趣的是,开端的标题应该是“戈德曼粒子”,这反映了物理学家们在近20年的时刻里无法找到它所带来的极度懊丧。但是,出版商不同意,作者们将其删减为“天主”。成果呢?一个令人震惊的姓名!它就像一个寄生虫,像一个有良知的寄生虫,好像不会很快脱离。

图解:大型强子对撞机(LHC)的周长是2.57公里(约为2575米),使它成为有史以来制作的能量最大的粒子加速器。

过错的解说被曲解了,诡计随之发作。当大型强子对撞机(LHC)在2005年开端开展时,各种令人困惑的诡计开端呈现。一些人以为物理学家打开了通往阴间的大门!

物理学家经过研讨高速粒子磕碰中涣散的碎片,发现了新的更小的根本粒子。这类似于研讨一台电视机的内部结构,办法是研讨从建筑物顶部扔下来的碎片。2012年,人类有史以来制作的最强壮的粒子加速器——大型强子对撞机(LHC)以挨近光速的速度对撞质子,终究在它们的内脏中发现了长时间寻觅的希格斯玻色子。

图解:发现希格斯玻色子的碎片的核算机模仿。

希格斯场的发现仅仅是个开端。咱们估测,该范畴的许多“版别”终究将不只树立对称性,并且树立所谓的超对称性——一个扩展的规范模型,有望添补依然存在的空白。这也将包含构成暗物质的任何东西,一个现在看来比希格斯场愈加难以捉摸的场。

不论是不是天主粒子,这一发现都是开创性的,也许是咱们时刻短历史上最严重的发现之一。咱们的祖先用棍棒动身,但最重要的是好奇心,跟随着湿的砾石,追寻斑点到小溪,在山崖上攀爬山崖,再到河流,现在咱们现已艰难地追溯到四溪水。在这个年代,咱们铸造了东西,正如亚瑟克拉克所说,这些东西“与魔法无异”。不久,咱们将沿着小溪来到河滨,将木棍固定在河滨的地上,开端咱们史诗般的朝圣之旅。然后,咱们就可以不再疑问“怎么”,而开端考虑“为什么”。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. sciabc- sunny

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